类

编程术语

类（Class）是面向对象程序设计（OOP，Object-Oriented Programming）实现信息封装的基础。类是一种用户定义的引用数据类型，也称类类型。每个类包含数据说明和一组操作数据或传递消息的函数。类的实例称为对象。

基本信息

类的实质是一种引用数据类型，类似于 byte、short、int（char）、long、float、double 等基本数据类型，不同的是它是一种复杂的数据类型。因为它的本质是数据类型，而不是数据，所以不存在于内存中，不能被直接操作，只有被实例化为对象时，才会变得可操作。

类是对现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象。如果一个程序里提供的数据类型与应用中的概念有直接的对应，这个程序就会更容易理解，也更容易修改。一组经过很好选择的用户定义的类会使程序更简洁。此外，它还能使各种形式的代码分析更容易进行。特别地，它还会使编译器有可能检查对象的非法使用。

类的内部封装了属性和方法，用于操作自身的成员。类是对某种对象的定义，具有行为（behavior），它描述一个对象能够做什么以及做的方法（method），它们是可以对这个对象进行操作的程序和过程。它包含有关对象行为方式的信息，包括它的名称、属性、方法和事件。

类的构成包括成员属性和成员方法（数据成员和成员函数）。数据成员对应类的属性，类的数据成员也是一种数据类型，并不需要分配内存。成员函数则用于操作类的各项属性，是一个类具有的特有的操作，比如“学生”可以“上课”，而“水果”则不能。类和外界发生交互的操作称为接口。

特性

类的三大特性

类与结构体的区别

在 C++、C# 语言中，class 和 struct 都可以定义一个类，它们的区别如下：

我们可以简单的理解，class 是一个可以动的机器，有行为，有多态，有继承；而 struct 就是个零件箱，组合了不同结构的零件。其实，class 和 struct 最本质的区别就在于 class 是引用类型，内存分配于托管堆；而 struct 是值类型，内存分配于线程的堆栈上。由此差异，导致了上述所有的不同点。所以只有深刻的理解内存分配的相关内容，才能更好的驾驭。

当然，使用 class 基本可以替代 struct 的任何场合，class 后来居上。虽然在某些方面 struct 有性能方面的优势，但是在面向对象编程里，基本是 class 横行的天下。

那么，有人不免会提出，既然 class 几乎可以完全替代 struct 来实现所有的功能，那么 struct 还有存在的必要吗……答案是，至少在以下情况下，鉴于性能上的考虑，我们应该考虑使用 struct 来代替 class：

用法

定义一个类

成员函数的实现

成员函数可以在类内实现，也可以在类外实现。内部实现的成员函数被默认为加上了 inline；外部实现的成员函数必须加上域操作符，即 “ 类名 :: 成员函数 ”。

构造函数与析构函数

构造函数和析构函数是特殊的成员函数，和普通成员函数不同的地方在于：

构造函数用于创建类的对象，任何创建对象的行为，都会导致构造函数被调用。析构函数和构造函数的功能相反，析构函数用于销毁对象，当类的对象超出作用域被销毁时，析构函数被调用。

即使显式地定义构造函数和析构函数，也还是会有默认的构造函数和析构函数，函数内部无任何语句，不执行任何操作。默认构造函数是无参数的。需要注意的是，一旦显式定义任意形参的构造函数，默认构造函数都不会生成，即只有没有定义构造函数的类才存在默认构造函数。

一般情况下，默认的构造函数和析构函数可以满足功能需要，然而当需要重载构造函数，或是需要动态分配资源的时候，就不得不定义自己的构造函数甚至析构函数了。

拷贝构造函数是特殊的构造函数，在复制对象时被调用，定义的格式为 “ 类名（类名 & 参数名）”。拷贝构造函数也存在默认的，但很多情况下都需要重载。

类的实例化

就像声明某种类型的变量一样，声明一个类类型的对象，就是类的实例化，会涉及到必要的内存分配。

不同语言中类的实例化形式是不同的。

对象可以访问类的成员，但并不是所有成员都可以被访问，能否访问取决于声明该成员时所用的关键字（public / protected / private）。具体规则如下：

派生与继承

派生和继承是类的重要特性，继承是由抽象到具体的体现。通过继承，子类可以使用父类的成员。

但要注意的是，派生和继承在带来方便的同时，也会使类与类之间的关系变得复杂，尤其是涉及到私有继承和保护继承时，类中成员的关系可能会变得难以理解。所以在涉及类时，尽量避免过多层次的继承，私有继承和保护继承的使用也要慎重。

继承来的成员和自身声明的成员并无本质区别，也有公有成员、私有成员、保护成员之分。继承时，父类中成员类型（公有成员 / 私有成员 / 保护成员）和继承方式（公有继承 / 私有继承 / 保护继承）不同，情况不同。可以归纳为：

三种类型的继承，父类的成员均被子类继承（之前的百科关于这点的描述是错误的），只是由类实例化的对象对其继承的成员的访问权限会有所变化。三种不同方式的继承，描述的是子类实例化对象对其成员的访问权限，并非是描述子类时，子类对继承自父类的成员的访问权限。

操作符重载

操作符重载必须在类中进行，重载操作符可以使操作符对在类中的语义发生变化。除了. ，.* ，：：，? : 、sizeof、typeid这几个运算符不能重载之外，大部分运算符都能被重载。但要注意，重载操作符并不能改变操作符的优先级和结合律，而且从认知规律上讲，重载的操作符功能必须与原意相近，否则很难被人理解。

操作符重载是函数，在使用该操作符时被调用。操作符重载函数的声明形式：返回值 operator操作符（参数列表）;

友元

友元可以是函数，被称为友元函数；也可以是类，被称为友元类。

通常，类中的私有成员只能被自身使用，无法被它的对象访问。因此，另一个类即便可以使用该类的对象，也无法访问该类的私有成员，通过定义友元的方法可以做到这一点。

友元就是在一个类中“再次声明”另一个类的成员函数或是另一个类，被“再次声明”的成员函数或类可以访问该类的私有成员。这种“再次声明”并不是普通的声明，格式为：friend 函数 / 类名;

显然，友元会破坏类的封装性，使本该隐藏的成员暴露出来，因此应当谨慎使用。

组合

继承可以描述 “ 交通工具 ” 和 “ 公交车 ” 的关系，却无法描述 “ 公交车 ” 和 “ 车轮 ” 的关系。

大多数 “ 车轮 ” 具有的特性是 “ 公交车 ” 所不具有的。比如说 “ 车轮 ” 具有 “ 重量 ”，而 “ 公交车 ” 的 “ 重量 ” 则是另一个含义。而通过私有成员、保护成员机制控制这些成员的继承性，会使继承变得复杂而难以理解。而且继承来的数据成员只有一个，而一辆 “ 公交车 ” 却有四个 “ 车轮 ”，四个 “ 车轮 ” 的 “ 重量 ”。

引入组合的概念，“ 公交车 ” 完全可以由 “ 车轮 ”、“ 方向盘 ”、“ 车身 ” 等类组合而来。方法就是将类当成其他的数据类型一样，在另一个类中定义该类类型的数据成员。

抽象类

并不是所有种类的事物都可以被实例化，换而言之，有的种类只是一种抽象概念，现实中并没有实际存在的对应物。比如：假设所有的动物都会叫，我们可以定义一个类——“ 动物 ”，定义类中的一个成员函数——“ 叫 ”，我们知道猫的叫声，也知道狗的叫声，然而 “ 动物 ” 是如何 “ 叫 ” 的——我们根本无法实现它。所以，我们引入了抽象类的概念，抽象类是无法被实例化的，无法声明抽象类的对象。

通常，用 abstract 修饰的类是抽象类；C++ 中包含纯虚函数的类是抽象类；Java 中含有抽象方法的类是抽象类；继承了纯虚函数而没有实现它的类也是抽象类。

抽象类只能被用作基类，作用体现于：

静态成员

用static修饰的成员是静态成员，可以是成员函数或数据成员。静态成员是所有对象共有的，只分配一次内存，产生新的对象时不会产生副本。

静态数据成员的初始化必须在类外进行，使用静态成员时必须使用类名和域操作符。

示例

类的复用

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