C++數(shù)據(jù)封裝以及定義結(jié)構(gòu)的詳細(xì)講解

更新時(shí)間：2023年05月15日 10:51:22 作者：阿玥的小東東

這篇文章主要詳細(xì)講解了C++數(shù)據(jù)封裝以及定義結(jié)構(gòu)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

先介紹一個(gè)字符串比較函數(shù)：strcmp（s1，s2），當(dāng)s1<s2時(shí)，返回一個(gè)負(fù)整數(shù)；當(dāng)s1=s2時(shí)，返回值為0；當(dāng)s1>s2時(shí)，返回一個(gè)正整數(shù)
還有一個(gè)字符串復(fù)制函數(shù)：strcpy（a，b），表示將字符串b的值復(fù)制給字符串a(chǎn)當(dāng)然字符串b的長(zhǎng)度不能超過字符串a(chǎn)

定義結(jié)構(gòu)

為了定義結(jié)構(gòu)，您必須使用 struct 語句。struct 語句定義了一個(gè)包含多個(gè)成員的新的數(shù)據(jù)類型，struct 語句的格式如下：

struct type_name {
member_type1 member_name1;
member_type2 member_name2;
member_type3 member_name3;
.
.
} object_names;

type_name 是結(jié)構(gòu)體類型的名稱，member_type1 member_name1 是標(biāo)準(zhǔn)的變量定義，比如 int i; 或者 float f; 或者其他有效的變量定義。在結(jié)構(gòu)定義的末尾，最后一個(gè)分號(hào)之前，您可以指定一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)變量，這是可選的。下面是聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型 Books，變量為 book：

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;

訪問結(jié)構(gòu)成員

為了訪問結(jié)構(gòu)的成員，我們使用成員訪問運(yùn)算符（.）。成員訪問運(yùn)算符是結(jié)構(gòu)變量名稱和我們要訪問的結(jié)構(gòu)成員之間的一個(gè)句號(hào)。

下面的實(shí)例演示了結(jié)構(gòu)的用法：

#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
 
// 聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型 Books 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   Books Book1;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book1
   Books Book2;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book2
 
   // Book1 詳述
   strcpy( Book1.title, "C++ 教程");
   strcpy( Book1.author, "Runoob"); 
   strcpy( Book1.subject, "編程語言");
   Book1.book_id = 12345;
 
   // Book2 詳述
   strcpy( Book2.title, "CSS 教程");
   strcpy( Book2.author, "Runoob");
   strcpy( Book2.subject, "前端技術(shù)");
   Book2.book_id = 1234556;
 
   // 輸出 Book1 信息
   cout << "第一本書標(biāo)題 : " << Book1.title <<endl;
   cout << "第一本書作者 : " << Book1.author <<endl;
   cout << "第一本書類目 : " << Book1.subject <<endl;
   cout << "第一本書 ID : " << Book1.book_id <<endl;
 
   // 輸出 Book2 信息
   cout << "第二本書標(biāo)題 : " << Book2.title <<endl;
   cout << "第二本書作者 : " << Book2.author <<endl;
   cout << "第二本書類目 : " << Book2.subject <<endl;
   cout << "第二本書 ID : " << Book2.book_id <<endl;
 
   return 0;
}

實(shí)例中定義了結(jié)構(gòu)體類型 Books 及其兩個(gè)變量 Book1 和 Book2。當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

第一本書標(biāo)題:C++教程
第一本書作者:Runoob
第一本書類目:編程語言
第一本書ID：12345
第一本書標(biāo)題:CSS教程
第一本書作者:Runoob
第一本書類目:前端技術(shù)
第一本書ID：123456

結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)

您可以把結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)，傳參方式與其他類型的變量或指針類似。您可以使用上面實(shí)例中的方式來訪問結(jié)構(gòu)變量：

#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
void printBook( struct Books book );
 
// 聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型 Books 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   Books Book1;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book1
   Books Book2;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book2
 
    // Book1 詳述
   strcpy( Book1.title, "C++ 教程");
   strcpy( Book1.author, "Runoob"); 
   strcpy( Book1.subject, "編程語言");
   Book1.book_id = 12345;
 
   // Book2 詳述
   strcpy( Book2.title, "CSS 教程");
   strcpy( Book2.author, "Runoob");
   strcpy( Book2.subject, "前端技術(shù)");
   Book2.book_id = 1234556;
 
   // 輸出 Book1 信息
   printBook( Book1 );
 
   // 輸出 Book2 信息
   printBook( Book2 );
 
   return 0;
}
void printBook( struct Books book )
{
   cout << "書標(biāo)題 : " << book.title <<endl;
   cout << "書作者 : " << book.author <<endl;
   cout << "書類目 : " << book.subject <<endl;
   cout << "書 ID : " << book.book_id <<endl;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

書標(biāo)題：C++教程
書作者：Runoob
書類目：編程語言
書ID：12345
書標(biāo)題：CSS教程
書作者：Runoob
書類目：前端技術(shù)
書ID：123456

指向結(jié)構(gòu)的指針

您可以定義指向結(jié)構(gòu)的指針，方式與定義指向其他類型變量的指針相似，如下所示：

struct Books *struct_pointer;

現(xiàn)在，您可以在上述定義的指針變量中存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)變量的地址。為了查找結(jié)構(gòu)變量的地址，請(qǐng)把 & 運(yùn)算符放在結(jié)構(gòu)名稱的前面，如下所示：

struct_pointer = &Book1;

為了使用指向該結(jié)構(gòu)的指針訪問結(jié)構(gòu)的成員，您必須使用 -> 運(yùn)算符，如下所示：

struct_pointer->title;

讓我們使用結(jié)構(gòu)指針來重寫上面的實(shí)例，這將有助于您理解結(jié)構(gòu)指針的概念：

#include <iostream>
#include <cstring>
 
using namespace std;
void printBook( struct Books *book );
 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   Books Book1;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book1
   Books Book2;        // 定義結(jié)構(gòu)體類型 Books 的變量 Book2
 
    // Book1 詳述
   strcpy( Book1.title, "C++ 教程");
   strcpy( Book1.author, "Runoob"); 
   strcpy( Book1.subject, "編程語言");
   Book1.book_id = 12345;
 
   // Book2 詳述
   strcpy( Book2.title, "CSS 教程");
   strcpy( Book2.author, "Runoob");
   strcpy( Book2.subject, "前端技術(shù)");
   Book2.book_id = 1234556;
 
   // 通過傳 Book1 的地址來輸出 Book1 信息
   printBook( &Book1 );
 
   // 通過傳 Book2 的地址來輸出 Book2 信息
   printBook( &Book2 );
 
   return 0;
}
// 該函數(shù)以結(jié)構(gòu)指針作為參數(shù)
void printBook( struct Books *book )
{
   cout << "書標(biāo)題  : " << book->title <<endl;
   cout << "書作者 : " << book->author <<endl;
   cout << "書類目 : " << book->subject <<endl;
   cout << "書 ID : " << book->book_id <<endl;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

書標(biāo)題：C++教程
書作者：Runoob
書類目：編程語言
書ID：12345
書標(biāo)題：CSS教程
書作者：Runoob
書類目：前端技術(shù)
書ID：123456

typedef 關(guān)鍵字

下面是一種更簡(jiǎn)單的定義結(jié)構(gòu)的方式，您可以為創(chuàng)建的類型取一個(gè)"別名"。例如：

typedef struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
}Books;

現(xiàn)在，您可以直接使用 Books 來定義 Books 類型的變量，而不需要使用 struct 關(guān)鍵字。下面是實(shí)例：

Books Book1, Book2;

您可以使用 typedef 關(guān)鍵字來定義非結(jié)構(gòu)類型，如下所示：

typedef long int *pint32;
 
pint32 x, y, z;

x, y 和 z 都是指向長(zhǎng)整型 long int 的指針。

C++ 數(shù)據(jù)封裝

所有的 C++ 程序都有以下兩個(gè)基本要素：

程序語句（代碼）：這是程序中執(zhí)行動(dòng)作的部分，它們被稱為函數(shù)。
程序數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是程序的信息，會(huì)受到程序函數(shù)的影響。

封裝是面向?qū)ο缶幊讨械陌褦?shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)綁定在一起的一個(gè)概念，這樣能避免受到外界的干擾和誤用，從而確保了安全。數(shù)據(jù)封裝引申出了另一個(gè)重要的 OOP 概念，即數(shù)據(jù)隱藏。

數(shù)據(jù)封裝是一種把數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)捆綁在一起的機(jī)制，數(shù)據(jù)抽象是一種僅向用戶暴露接口而把具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來的機(jī)制。

C++ 通過創(chuàng)建類來支持封裝和數(shù)據(jù)隱藏（public、protected、private）。我們已經(jīng)知道，類包含私有成員（private）、保護(hù)成員（protected）和公有成員（public）成員。默認(rèn)情況下，在類中定義的所有項(xiàng)目都是私有的。例如：

class Box
{
   public:
      double getVolume(void)
      {
         return length * breadth * height;
      }
   private:
      double length;      // 長(zhǎng)度
      double breadth;     // 寬度
      double height;      // 高度
};

變量 length、breadth 和 height 都是私有的（private）。這意味著它們只能被 Box 類中的其他成員訪問，而不能被程序中其他部分訪問。這是實(shí)現(xiàn)封裝的一種方式。

為了使類中的成員變成公有的（即，程序中的其他部分也能訪問），必須在這些成員前使用 public 關(guān)鍵字進(jìn)行聲明。所有定義在 public 標(biāo)識(shí)符后邊的變量或函數(shù)可以被程序中所有其他的函數(shù)訪問。

把一個(gè)類定義為另一個(gè)類的友元類，會(huì)暴露實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而降低了封裝性。理想的做法是盡可能地對(duì)外隱藏每個(gè)類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

數(shù)據(jù)封裝的實(shí)例

C++ 程序中，任何帶有公有和私有成員的類都可以作為數(shù)據(jù)封裝和數(shù)據(jù)抽象的實(shí)例。請(qǐng)看下面的實(shí)例：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Adder{
   public:
      // 構(gòu)造函數(shù)
      Adder(int i = 0)
      {
        total = i;
      }
      // 對(duì)外的接口
      void addNum(int number)
      {
          total += number;
      }
      // 對(duì)外的接口
      int getTotal()
      {
          return total;
      };
   private:
      // 對(duì)外隱藏的數(shù)據(jù)
      int total;
};
int main( )
{
   Adder a;
   
   a.addNum(10);
   a.addNum(20);
   a.addNum(30);
 
   cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

Total 60

上面的類把數(shù)字相加，并返回總和。公有成員 addNum 和 getTotal 是對(duì)外的接口，用戶需要知道它們以便使用類。私有成員 total 是對(duì)外隱藏的，用戶不需要了解它，但它又是類能正常工作所必需的。

設(shè)計(jì)策略

通常情況下，我們都會(huì)設(shè)置類成員狀態(tài)為私有（private），除非我們真的需要將其暴露，這樣才能保證良好的封裝性。

這通常應(yīng)用于數(shù)據(jù)成員，但它同樣適用于所有成員，包括虛函數(shù)。

C++ 類 & 對(duì)象

C++ 在 C 語言的基礎(chǔ)上增加了面向?qū)ο缶幊?，C++ 支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)。類是 C++ 的核心特性，通常被稱為用戶定義的類型。

類用于指定對(duì)象的形式，是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它是一種封裝了數(shù)據(jù)和函數(shù)的組合。類中的數(shù)據(jù)稱為成員變量，函數(shù)稱為成員函數(shù)。類可以被看作是一種模板，可以用來創(chuàng)建具有相同屬性和行為的多個(gè)對(duì)象。

C++ 類定義

定義一個(gè)類需要使用關(guān)鍵字 class，然后指定類的名稱，并類的主體是包含在一對(duì)花括號(hào)中，主體包含類的成員變量和成員函數(shù)。

定義一個(gè)類，本質(zhì)上是定義一個(gè)數(shù)據(jù)類型的藍(lán)圖，它定義了類的對(duì)象包括了什么，以及可以在這個(gè)對(duì)象上執(zhí)行哪些操作。

以下實(shí)例我們使用關(guān)鍵字 class 定義 Box 數(shù)據(jù)類型，包含了三個(gè)成員變量 length、breadth 和 height：

class Box
{
   public:
      double length;   // 盒子的長(zhǎng)度
      double breadth;  // 盒子的寬度
      double height;   // 盒子的高度
};

關(guān)鍵字 public 確定了類成員的訪問屬性。在類對(duì)象作用域內(nèi)，公共成員在類的外部是可訪問的。您也可以指定類的成員為 private 或 protected，這個(gè)我們稍后會(huì)進(jìn)行講解。

定義 C++ 對(duì)象

類提供了對(duì)象的藍(lán)圖，所以基本上，對(duì)象是根據(jù)類來創(chuàng)建的。聲明類的對(duì)象，就像聲明基本類型的變量一樣。下面的語句聲明了類 Box 的兩個(gè)對(duì)象：

Box Box1; // 聲明 Box1，類型為 Box Box Box2; // 聲明 Box2，類型為 Box

對(duì)象 Box1 和 Box2 都有它們各自的數(shù)據(jù)成員。

訪問數(shù)據(jù)成員

類的對(duì)象的公共數(shù)據(jù)成員可以使用直接成員訪問運(yùn)算符 . 來訪問。

為了更好地理解這些概念，讓我們嘗試一下下面的實(shí)例：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Box
{
   public:
      double length;   // 長(zhǎng)度
      double breadth;  // 寬度
      double height;   // 高度
      // 成員函數(shù)聲明
      double get(void);
      void set( double len, double bre, double hei );
};
// 成員函數(shù)定義
double Box::get(void)
{
    return length * breadth * height;
}
 
void Box::set( double len, double bre, double hei)
{
    length = len;
    breadth = bre;
    height = hei;
}
int main( )
{
   Box Box1;        // 聲明 Box1，類型為 Box
   Box Box2;        // 聲明 Box2，類型為 Box
   Box Box3;        // 聲明 Box3，類型為 Box
   double volume = 0.0;     // 用于存儲(chǔ)體積
 
   // box 1 詳述
   Box1.height = 5.0; 
   Box1.length = 6.0; 
   Box1.breadth = 7.0;
 
   // box 2 詳述
   Box2.height = 10.0;
   Box2.length = 12.0;
   Box2.breadth = 13.0;
 
   // box 1 的體積
   volume = Box1.height * Box1.length * Box1.breadth;
   cout << "Box1 的體積：" << volume <<endl;
 
   // box 2 的體積
   volume = Box2.height * Box2.length * Box2.breadth;
   cout << "Box2 的體積：" << volume <<endl;
 
 
   // box 3 詳述
   Box3.set(16.0, 8.0, 12.0); 
   volume = Box3.get(); 
   cout << "Box3 的體積：" << volume <<endl;
   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：