類與封裝的概念（十二）

        上節我們講了類，我們知道類有繼承和組合的關系。那么電腦一般而言是由 CPU、內存、主板鍵盤和硬盤等部件組合而成。那么我們想下，學習電腦組裝是否需要學習顯示器、鍵盤、鼠標、內存等部件的設計與制造呢？肯定是不需要了，那么我們的類也是一樣。它分為兩個部分：a> 類的實現細節；b> 類的使用方式。對于前面的問題來說，我們只需要知道電腦的使用方式即可，并不需要了解它內部的實現細節。

        當使用類時，不需要關心其實現細節；當創建類時，才需要考慮其內部實現細節。我們舉個例子：當普通用戶使用手機時，他只需要學習如何發短信、打電話等等；而手機開發工程師呢？他需要考慮的是手機內部的實現細節。那么這時就會用到封裝了，根據經驗，并不是類的每個屬性都是對外公開的。如：女孩子不希望外人知道自己的體重和年齡；男孩子不希望外人知道自己的身高和收入。而一些類的屬性是對外公開的，如：人的姓名、學歷以及國籍等。必須在類的表示法中定義屬性和行為的公開級別，類似于文件系統中文件的權限。

        C++ 中類的封裝有兩個：成員變量和成員函數。成員變量是 C++ 中用于表示類屬性的變量，成員函數是 C++ 中用于表示類行為的函數；在 C++ 中可以給成員變量和成員函數定義訪問級別，分為 public 和 private。public 表示的是成員變量和成員函數可以在類的內部和外界訪問和調用，而 private 則表示成員變量和成員函數只能在類的內部被訪問和調用。

        下來我們以代碼為例進行說明

#include <stdio.h>

struct Biology {
    bool living;
};

struct Animal:Biology {
    bool movable;
    void findFood() {}
};

struct Plant:Biology {
    bool lgrowable;
};

struct Beast:Animal {
    void sleep() {}
};

struct Humann:Animal {
    void sleep() {}
    void work() {}
};

struct Gril : Humann
{
private:
    int age;
    int weight;
public:
    void print()
    {
        age = 22;
        weight = 48;
        
        printf("I'm a gril, I'm %d years old.\n", age);
        printf("My weight is %d kg.\n", weight);
    }
};

struct Boy : Humann
{
private:
    int height;
    int salary;
public:
    int age;
    int weight;
    
    void print()
    {
        height = 175;
        salary = 9000;
        
        printf("I'm a boy, my height is %d cm.\n", height);
        printf("My salary is %d RMB.\n", salary);
    }
};

int main()
{
    Gril g;
    Boy b;
    
    g.age = 23;
    g.print();
    
    b.age = 24;
    b.weight = 120;
    b.print();
    
    return 0;
}

        我們先來分析下這個程序，這份程序是以我們上節的程序為基礎進行編寫的。定義了 Gril 和 Boy，他們都繼承于 Human 類。第 62、63 行定義了他們的對象，第 65 行它給女孩的 age 進行賦值，因為女孩的 age 是私有屬性，所以會報錯。但是在類中定義的 print 函數中的給私有成員變量進行賦值是允許的。第 68 行給男孩的 age 和 weight 進行賦值是可以的，因為它們是公有成員。我們來看看編譯結果

        我們看到 65 行報錯了，它說 g.age 是私有屬性，不能直接進行賦值，我們注釋掉第 65 行，再來編譯下

        我們看到程序編譯通過了，并且也打印出了相關信息。

        下來我們講個類成員的作用域，就是我們之前的 print 函數為啥能直接對他的私有成員進行賦值操作，原因就是類成員的作用域只在類的內部，外部無法直接訪問。成員函數可以直接訪問成員變量和調用成員函數；類的外部可以通過類變量訪問 public 成員，類成員的作用域與訪問級別沒有關系。在 C++ 中用 struct 定義的類中所有成員默認為 public。

        下來我們以示例代碼為例進行說明

#include <stdio.h>

int i = 1;

struct Test
{
private:
    int i;
public:
    int j;
    
    int getI()
    {
        i = 3;
        
        return i;
    }
};

int main()
{
    int i = 2;
    
    Test test;
    
    test.j = 4;
    
    printf("i = %d\n", i);                // i = 2;
    printf("::i = %d\n", ::i);            // ::i = 1;
    printf("test.i = %d\n", test.i);    // Error
    printf("test.j = %d\n", test.j);    // test.j = 4
    printf("test.getI() = %d\n", test.getI());    // test.getI() = 3
    
    return 0;
}

        我們定義了一個 Test 類，在第 28 行打印的是 main 函數作用域的 i，所以打印的應該為 2,。在第 29 行加上 :: ，表示的是默認空間，打印的便是全局變量 i 了，為 1。第 30 行直接打印 test.i，因為 i 在 test 類中為私有成員，所以這行會報錯。第 31 打印的便是 4，第 32 打印的便是 3 了。我們來看看編譯結果

        我們看到第 30 行報錯了，我們注釋掉這行再來編譯

        我們看到編譯的結果和我們所分析的是一致的。通過對類的封裝的學習，總結如下：1、類通常可以分為使用方式和內部細節兩部分，類的封裝機制使得使用方式和內部細節相分離；2、C++ 中通過定義類成員的訪問級別實現封裝機制；3、public 成員可以在類的內部和外界訪問和調用，private 成員只能在類的內部被訪問和使用。

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