第三章类（class）及其对象（object）的封装（encapsulation）.docVIP

第三章 类(class)及其对象(object)的封装(encapsulation) ——数据及其操作的统一管理 3.1 封装性 封装可以解决数据与函数代码之间的相容性和数据的保护问题。先看C语言中不用封装的例子。 [例1]不用封装的例子 // no_encapsul.cpp // The case of no capsulation #include iostream.h int sq_int(int a) { return a*a; } double sq_dbl(double a) { return a*a; } void main() { int j=5; double d=2.5; j = sq_int(j); d = sq_dbl(d); cout j endl; cout d endl; } /* Results: 25 6.25 */ 此程序比较简练（当然还可以再简练些），但它改变了i和d的值。如果希望在不改变这两个值的情况下求出它们的平方值，则可以将主程序修改如下，增加两个变量： void main() { int j=5, k; double d=2.5, f; k = sq_int(j); f = sq_dbl(d); cout k endl; cout f endl; } 但其它函数仍有条件修改这两个变量。如何保证需要修改时才修改，不准修改时就不修改。这要依靠封装。 [例2]使用封装以便保护数据 // encapsul.cpp // The case of using capsulation to protect datum i（不是data） #include iostream.h class integ //用户建立一个类，用于封装 { int j; public: integ( ) { j = 6; } //构造函数 int sq() { return j*j; } //求平方函数 void inc() { j++; } //求增量函数 int read() { return j; } //读数据函数 }; void main() { int j; integ obj; //建立对象并初始化 cout obj.read() endl; //读数据 j = obj.sq( ); //求平方 cout j endl; //读平方值 obj.inc( ); //求增量 cout obj.read() endl; //读增量值 } /* Results: 6 36 7 */ 从以上程序看出，不允许外部函数（如主函数main( )）等直接访问（读取或改写）class integ中的数据成员j，而必须通过访问类class integ的成员函数read( )，才能读取j。如需求其平方，则须调用成员函数sq( )，但这些函数仍然无法改变数据j。如欲将数据加一，则须调用成员函数inc( )。 封装是指将对象的属性(attribute)（数据内容）和作用于这些属性上的操作(operation)（函数、行为、服务）集合包装在一起，形成为一个实体。 封装具有以下特点： 用户无法访问所有私有数据和函数细节（即如何提供服务的细节，也即函数定义）。 用户只知道函数接口部分所提供的操作功能，根据这些操作功能来调用函数，从而访问私有数据。 3.2 类(class)及其对象(object) 3.2.1 C++类及其构成 在第一章§1.2.1“编程语言特征”中曾提到：客观世界的各事物可按其共性分为各个类（称为基类），这些类是具有相同共性的各事物的集合，它是面向对象语言中相对独立的程序单位，是这些事物的统一抽象。 在面向对象程序设计语言中，“类”是一组具有相同数据结构和相同操作（方法、函数）的集合，是对一系列具有相同性质的对象的抽象，它描述的不是个别对象而是全体对象的共同特征。 C++中，“类”被表达为一个具有特定功能的程序块。一个类具有两个成员部分：数据成员（data member）和成员函数（member functions）。其数据成员可以是各种预定义类型和用户自定义类型的数据。本章§3.1“封装性”的[例2]中已介绍过一个类class integ。可以看出，它的首部是关键词class加上类名，类的全部内容（称为类体（class body），包括数据和函数）都包含于花括号内，最后以分号结束。 由于用户能够在需要时生成新的类的类型（详见第四章），因此C++是可扩展语言（extensible l