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C++ 类定义与访问控制（封装）

1. 从结构体到类

在 C 语言中，我们用struct把相关数据组合在一起。但问题是——任何人都可以直接修改结构体的成员，无法控制数据的合法性。

C++ 的class解决了这个问题：把数据和操作数据的方法捆绑在一起，并控制外部对数据的访问权限。

// C 风格：数据和操作分离structStudent{charname[50];intage;doublescore;};// 外部可以直接修改：stu.score = -100; // 不合理但合法// C++ 风格：封装，数据私有，通过公有接口访问classStudent{private:std::string name;intage;doublescore;public:voidset_score(doubles){if(s>=0)score=s;}doubleget_score()const{returnscore;}};

2. class vs struct

实际上 C++ 中 struct 几乎和 class 一样，唯一的区别是默认访问权限。

3. 访问控制：public / private / protected

classDemo{private:inta;// 只有本类能访问protected:intb;// 本类和派生类能访问public:intc;// 谁都能访问};

封装的原则：成员变量尽量 private，通过 public 的 getter/setter 提供受控访问。

4. 类的构成

一个完整的类通常放在两个文件中：

student.h ← 头文件：类定义（成员变量 + 函数原型） student.cpp ← 源文件：成员函数实现 main.cpp ← 使用类

头文件：类定义

// student.h#ifndefSTUDENT_H_#defineSTUDENT_H_#include<string>classStudent{private:std::string name;intage;doublescore;public:// 构造函数与析构函数Student(conststd::string&n,inta,doubles);~Student();// 成员函数voidshow()const;std::stringget_name()const{returnname;}// 内联函数intget_age()const{returnage;}voidset_score(doubles);doubleget_score()const;};#endif

源文件：成员函数实现

// student.cpp#include<iostream>#include"student.h"// 构造函数：使用成员初始化列表Student::Student(conststd::string&n,inta,doubles):name(n),age(a),score(s){std::cout<<"构造: "<<name<<std::endl;}// 析构函数Student::~Student(){std::cout<<"析构: "<<name<<std::endl;}// const 成员函数：承诺不修改对象voidStudent::show()const{std::cout<<name<<", "<<age<<"岁, 成绩: "<<score<<std::endl;}voidStudent::set_score(doubles){score=s;}doubleStudent::get_score()const{returnscore;}

主程序

#include<iostream>#include"student.h"intmain(){Studentstu("Alice",20,85.5);stu.show();stu.set_score(92.0);std::cout<<"最新成绩: "<<stu.get_score()<<std::endl;// stu.score = 100; // ❌ 错误！score 是 privatereturn0;}

编译：

g++ main.cpp student.cpp-oclass_demo

5. 内联成员函数

在类定义中直接实现的函数自动成为内联函数：

classStudent{public:// 类内定义 → 自动成为内联函数std::stringget_name()const{returnname;}};

内联函数在编译期将函数调用替换为函数体代码，避免函数调用的开销。适合实现简单的 getter/setter。也可以显式用inline关键字：

inlinestd::stringStudent::get_name()const{returnname;}

6. 多个对象互不干扰

Studentstu1("Alice",20,85.5);Studentstu2("Bob",22,78.0);Studentstu3("Charlie",19,91.5);stu1.get_name();// "Alice"stu2.get_name();// "Bob" ← 每个对象独立存储自己的 name

每个对象有自己独立的成员变量副本，互不干扰。

7. 总结

互动测验（选择题）

第 1 题：class 的默认访问控制

classStudent{intage;};

age默认是什么？

A. public
B. private
C. protected
D. 取决于编译器

答案：B。class 默认 private，struct 默认 public，这是两者唯一区别。

第 2 题：封装体现的是？

classStudent{private:doublescore;public:voidset_score(doubles){score=s;}doubleget_score()const{returnscore;}};

A. 继承
B. 封装（数据隐藏 + 公有接口）
C. 多态
D. 函数重载

答案：B

第 3 题：构造函数的特点

A. 有返回值，可以声明为 void
B. 函数名和类名相同，没有返回值，创建对象时自动调用
C. 需要手动调用
D. 只能有一个构造函数

答案：B

第 4 题：关于析构函数，错误的是？

A. 对象销毁时自动调用
B. 函数名是~类名
C. 可以有参数
D. 用于释放资源

答案：C。析构函数无参数。

第 5 题：const 成员函数的作用

voidshow()const;

A. 修饰返回值
B. 修饰函数参数
C. 承诺该函数不会修改对象的数据成员
D. 让函数运行更快

答案：C

练习题

习题 1：创建自己的类

定义一个Rectangle类：

classRectangle{private:doublewidth;// 宽doubleheight;// 高public:// 构造函数Rectangle(doublew,doubleh);~Rectangle();// 计算面积doublearea()const;// 计算周长doubleperimeter()const;// getter/setterdoubleget_width()const;doubleget_height()const;voidset_width(doublew);voidset_height(doubleh);// 显示信息voidshow()const;};

要求：

• 使用成员初始化列表初始化 width 和 height
• 在 setter 中检查宽高必须为正数
• 创建多个 Rectangle 对象测试

习题 2：分析题

structPoint{intx;inty;};classCircle{private:Point center;doubleradius;};

问：Point的x和y在Circle外部可以直接访问吗？Circle的center和radius呢？为什么？

习题 3：分析题

以下代码有什么问题？

classLogger{std::string prefix;public:voidlog(conststd::string&msg){std::cout<<"["<<prefix<<"] "<<msg<<std::endl;}};intmain(){Logger log;log.log("hello");return0;}

能编译通过吗？prefix的值是什么？