剑指信奥 | C++ 之类和对象

面向对象的程序设计

在我们 C++ 语言的第一讲里，我们谈到了 C++ 对于 C 而言，是在 C 的基础上多了一些语言的新特性，那么到底多了些什么呢？

今天我们要讲的内容就是 C++ 多出来的最为突出的特性 — 面向对象的程序设计 OOP。

面向对象程序设计（英语：Object-oriented programming，缩写：OOP）是种具有对象概念的程序编程典范，同时也是一种程序开发的抽象方针。
它可能包含数据、属性、代码与方法。对象则指的是类的实例。
它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩展性，对象里的程序可以访问及经常修改对象相关连的数据。
Wikipedia

这段话看起来可能有些费解，面向对象编程是一种编程的方式，它是一种以 对象 object 为基本单位去看待问题和解决问题的方法。

而要有对象，先要有 类 class，类是创建对象的模版，现在，就让我们从类开始，揭开面向对象程序设计的面纱。

类

类 class，在诸多面向对象的程序设计语言中，类都有着类型、类别、分类的含义。

类是一个抽象的概念，看不见摸不着却真实存在，类高度概括了世界上某一部分事物的共性：

这些事物有哪些共有的属性
这些事物有哪些共有的行为

我们用例子来说明这个问题，拿最常见的「人类」为例，我们讨论的不是你、我、他，而是整个人类的共性，经过思考，我们发现，人类有着这样一些共有的属性：

姓名
性别
年龄

还有很多，除此之外，人类还有着这样一些共有的行为：

学习
工作
游戏

等等，也有很多。

经过这样的分析，我们就可以用 C++ 语言定义一个「人类」，注意，这只是个抽象的概念。

我们看代码示例，这是一个简化版的人类：

#include <iostream>

using namespace std;

class Human {
    // 类的属性
    string name;

    // 类的行为
    void study() {
        cout << name + " is studying..." << endl;
    }
};

这样，我们就完成了 C++ 中第一个类的定义。

我们看到，这个类定义了人类都有一个共有的属性：姓名；都有一个共有的行为：学习。

具体到了语言中，我们发现，属性就是变量，行为就是函数。

然而这个类还不够完善，我们再加上几个属性和行为，一个稍微完善的人类是这样的：

#include <iostream>

using namespace std;

class Human {

// 私有的属性
private:
    string name;
    string gender;
    int age;

// 公有的行为
public:
    void study() {
        cout << name + " is studying..." << endl;
    }

    void work() {
        cout << name + " is working..." << endl;
    }

    void play() {
        cout << name + " is playing..." << endl;
    }

    // Set 方法和 Get 方法
    const string &getName() const {
        return name;
    }

    void setName(const string &name) {
        Human::name = name;
    }

    const string &getGender() const {
        return gender;
    }

    void setGender(const string &gender) {
        Human::gender = gender;
    }

    int getAge() const {
        return age;
    }

    void setAge(int age) {
        Human::age = age;
    }
};

哪里发生了变化呢？

首先，我们增加了两个属性，gender 和 age。

其次，增加了一些行为，work 和 play，还有几个函数是 set 或 get 开头的，我们称为 set 方法和 get 方法。

除了这两处变化之外，我们发现，在属性的上方出现了一个 private，而在行为函数的上方出现了 public，这个做法叫做 封装 encapsulation，目的是隐藏类的数据，而开放类的对外的接口，就是函数。

通过这样的过程，我们就定义了一个比较完善的类。

问题来了，类我们定义好了，它有什么用？

对象

别忘了，我们学习的面向对象的程序设计，在这里，对象 object 才是程序设计的基本单元，但是，对象在哪呢？

对象是类的实例，类是创建对象的模版

对象就是由类来生成的。

当我们定义好了类之后，就可以使用类来创建对象，方式非常简单：

类名对象名;

这样，一个当前类的对象就创建出来了，而这个对象就拥有了这个类所有的属性和行为。

在今天的最后，我们创建一个人类的对象，并使用这个对象调用一下这个类的属性和行为：

#include <iostream>

using namespace std;

class Human {

// 私有的属性
private:
    string name;
    string gender;
    int age;

// 公有的行为
public:
    void study() {
        cout << name + " is studying..." << endl;
    }

    void work() {
        cout << name + " is working..." << endl;
    }

    void play() {
        cout << name + " is playing..." << endl;
    }

    // Set 方法和 Get 方法
    const string &getName() const {
        return name;
    }

    void setName(const string &name) {
        Human::name = name;
    }

    const string &getGender() const {
        return gender;
    }

    void setGender(const string &gender) {
        Human::gender = gender;
    }

    int getAge() const {
        return age;
    }

    void setAge(int age) {
        Human::age = age;
    }
};

int main() {

    // 创建类的对象
    Human tom;

    tom.setName("Tom");
    tom.setGender("Male");
    tom.setAge(18);

    cout << tom.getName() << endl;
    cout << tom.getGender() << endl;
    cout << tom.getAge() << endl;

    tom.study();
    tom.work();
    tom.play();

    return 0;
}

/*
 output:
    Tom
    Male
    18
    Tom is studying...
    Tom is working...
    Tom is playing...
 */

程序的最后，输出了这个人类对象的姓名、性别和年龄，并调用了三个行为函数：学习、工作和游戏。

而这个人类的实例对象，就是一个活生生的人，他是具体的，而不是抽象的。

所以由类创建对象的过程，就是一个从抽象到具体的过程。

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