c++类定义通过class关键字声明成员变量和函数，并用private、public、protected控制访问权限：private成员仅类内和友元可访问，public成员对外公开，protected成员允许派生类访问；成员函数在类内定义默认为inline，类外定义需显式声明inline；友元函数或类可突破封装访问私有成员，常用于运算符重载或性能优化，但应谨慎使用以维护封装性。
C++类定义的核心在于声明类的成员变量和成员函数，并控制对它们的访问权限。访问控制权限决定了类的外部（以及派生类）如何访问这些成员。
解决方案
C++中使用
class
关键字定义类。一个基本的类定义如下：
class MyClass { private: // 私有成员变量和函数 public: // 公有成员变量和函数 protected: // 保护成员变量和函数 };
-
class MyClass
：声明了一个名为
MyClass
的类。
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private
：指定私有访问权限。私有成员只能由类的成员函数和友元函数访问。
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public
：指定公有访问权限。公有成员可以被类的任何部分访问，包括外部代码。
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protected
：指定保护访问权限。保护成员可以被类的成员函数、友元函数以及派生类的成员函数访问。
具体示例
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#include <iostream> class Dog { private: std::string name; // 狗的名字，私有成员 int age; // 狗的年龄，私有成员 protected: void bark() { // 叫的方法，保护成员 std::cout << "Woof!" << std::endl; } public: Dog(std::string n, int a) : name(n), age(a) {} // 构造函数 void displayInfo() { // 显示信息的方法，公有成员 std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl; } void celebrateBirthday() { //庆祝生日 age++; std::cout << "Happy birthday, " << name << "! Now " << age << " years old." << std::endl; } }; class GuardDog : public Dog { public: GuardDog(std::string n, int a) : Dog(n, a) {} void guard() { std::cout << "GuardDog is guarding..." << std::endl; bark(); // 可以访问基类的protected成员 } }; int main() { Dog myDog("Buddy", 3); myDog.displayInfo(); // 可以访问公有成员 myDog.celebrateBirthday(); GuardDog myGuardDog("Rocky", 5); myGuardDog.guard(); // myDog.name = "NewName"; // 错误：无法访问私有成员 return 0; }
为什么需要访问控制权限？
访问控制权限是面向对象编程中的一个关键概念，它封装性。封装性隐藏了类的内部实现细节，只暴露必要的接口给外部使用。这有几个好处：
- 防止意外修改： 阻止外部代码直接修改类的内部状态，确保数据的一致性和有效性。例如，如果
Dog
类的
age
成员是公有的，外部代码可能将其设置为负数，这显然是不合理的。
- 简化维护： 当类的内部实现发生变化时，只要公有接口保持不变，外部代码就不需要修改。
- 提高代码可读性： 通过明确哪些成员是公有的，哪些是私有的，可以更容易地理解类的设计意图。
成员函数在类定义内还是类定义外定义有什么区别？
在类定义内定义的成员函数会被编译器默认为
inline
函数，这通常适用于函数体比较小的函数。内联函数可以减少函数调用的开销，提高程序的执行效率。在类定义外定义的成员函数则不会默认是内联的，但可以使用
inline
关键字显式声明为内联函数。
例如：
class MyClass { public: void inlineFunc() { // 在类内定义，默认inline std::cout << "Inline function" << std::endl; } void nonInlineFunc(); // 在类内声明，在类外定义 }; inline void MyClass::nonInlineFunc() { // 显式声明为inline std::cout << "Non-inline function" << std::endl; }
选择在哪定义成员函数通常取决于函数的复杂度和性能需求。简单的函数适合在类内定义，而复杂的函数适合在类外定义，以提高代码的可读性。
友元函数和友元类是什么？它们有什么作用？
友元函数和友元类允许外部函数或类访问类的私有和保护成员。友元关系是一种特权关系，打破了类的封装性，因此应该谨慎使用。
友元函数示例：
#include <iostream> class Box { private: double width; public: Box(double w) : width(w) {} friend void printWidth(Box box); // 声明友元函数 }; void printWidth(Box box) { // 友元函数可以访问Box类的私有成员 std::cout << "Width of box : " << box.width << std::endl; } int main() { Box box(10.0); printWidth(box); return 0; }
友元类示例：
#include <iostream> class A { private: int x; public: A(int val) : x(val) {} friend class B; // B是A的友元类 }; class B { public: void display(A a) { std::cout << "Value of A::x is " << a.x << std::endl; // 可以访问A的私有成员 } }; int main() { A a(5); B b; b.display(a); return 0; }
友元函数和友元类通常用于以下情况：
- 运算符重载： 当需要重载运算符，并且运算符的操作数需要访问类的私有成员时。
- 高效的数据访问： 在某些性能关键的代码中，为了避免通过公有接口访问数据的开销，可以使用友元关系。
- 类之间的协作： 当两个类需要紧密协作，并且一个类需要访问另一个类的内部状态时。
但是，过度使用友元关系会破坏类的封装性，降低代码的可维护性，所以要谨慎使用。
