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C++核心编程：类与对象全面解析

news 来源：原创 2025/5/26 3:51:44

C++核心编程：类与对象全面解析

大家好！今天我要和大家深入探讨C++面向对象编程中最核心的概念：类与对象。👨‍💻 这是我们迈向高级C++开发的第一步，掌握好这部分内容，对未来学习更高级的设计模式和框架都至关重要！

📚 嵌入式开发爱好者必看：如果你对嵌入式开发感兴趣，我强烈推荐查看 FreeRTOS + STM32 学习资源库，里面包含从入门到精通的详细教程和实例代码！

📋 学习目标

理解类和类的成员的概念，掌握声明类的方法，以及由类定义对象的方法
初步掌握用类和对象编写基于对象的程序
学会检查和调试基于对象的程序
掌握类的构造函数和析构函数的定义
掌握对象数组、对象指针及其使用方法
掌握共用数据的保护方法

🔍 经典程序剖析

1. 构造函数与析构函数执行顺序分析

先阅读下面的程序，尝试预测运行结果，然后再验证：

构造函数与析构函数示例

#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:A() {cout << "Constructing A" << endl;}~A() {cout << "Destructing A" << endl;}
};class B {
public:B() {cout << "Constructing B" << endl;}~B() {cout << "Destructing B" << endl;}
};int main() {A a;B b;return 0;
}

代码分析：

这段程序展示了构造函数和析构函数的调用顺序
对象创建时，构造函数按照定义顺序执行（先A后B）
对象销毁时，析构函数按照与创建相反的顺序执行（先B后A）
这遵循了C++中"后进先出"的内存管理原则

🔥 实时系统编程提示：在嵌入式实时系统如FreeRTOS中，理解对象生命周期对于避免内存泄漏和系统崩溃至关重要。查看 FreeRTOS资源库了解更多内存管理技巧！

2. 拷贝构造函数深入理解

拷贝构造函数示例

#include<iostream>
using namespace std;class Test
{int x, y;  
public:Test(int i, int j) {x = i;  y = j;  cout << "con\n";  }Test(Test &A) {  x = A.x;    y = A.y;cout << "copycon\n";}void show() {cout << "x=" << x << "\t y=" << y << endl; }
};int main()
{Test B1(2, 3); Test B2 = B1;   Test B3(B1);    B2.show();      B3.show();return 0;    
}

代码分析：

这个例子展示了拷贝构造函数的两种调用方式
Test B1(2, 3) 调用普通构造函数
Test B2 = B1 和 Test B3(B1) 都调用拷贝构造函数
拷贝构造函数用于创建一个新对象，该对象是现有对象的副本
注意拷贝构造函数的参数是引用类型，这是必须的，否则会导致无限递归

3. 对象数组与对象指针运用

对象数组与指针示例

#include <iostream>
using namespace std;class Sample {int x;
public:void setx(int i) {x = i;    }int putx() {return x; }
};int main() {Sample *p;            Sample A[3];         A[0].setx(5);A[1].setx(6);A[2].setx(7);for(int j=0; j<3; j++) {  p = &A[j];      cout << p->putx() << " ";  }cout << endl;return 0;           
}

代码分析：

此程序展示了对象数组与对象指针的基本使用
Sample A[3] 创建了一个包含3个Sample对象的数组
通过数组下标访问每个对象并设置其x成员
使用指针p依次指向数组中的每个对象
通过指针使用->运算符调用成员函数

💡 嵌入式开发技巧：在资源受限的嵌入式系统中，对象数组和指针操作的效率尤为重要。在 FreeRTOS项目中有很多实际应用案例！

🛠️ 程序调试与优化

1. 构造函数声明修复

原代码存在问题，现已修正：

构造函数修复

#include <iostream>
using namespace std;  class A {int i;
public:A(int ii) {      // 错误构造函数声明（void A→A）i = ii;}int geti() {     return i;}
};int main() {A *pa;           pa = new A(10);  // 补充(int参数)cout << "i=" << pa->geti() << endl;  return 0;         
}

问题分析：

原代码中构造函数声明错误，使用了void A而非A
创建动态对象时缺少必要的构造函数参数
修正后，动态创建对象并正确初始化，输出结果为i=10

2. 类成员访问修复

类成员访问修复

#include <iostream>
using namespace std;  class base {int x, y;        
public:int z;void Init(int a, int b) {  setx(a);sety(b);}int getx() { return x; }  int gety() { return y; }  void setx(int a) { x = a; }void sety(int b) { y = b; }
};  int main() {base A, B;        A.Init(76, 77);   B.Init(78, 79);    cout << "A.x=" << A.getx() << endl;cout << "B.x=" << B.getx() << endl;return 0;         
}

问题分析：

原代码直接访问私有成员x和y导致错误
修正后通过公有成员函数getx()访问私有成员
这展示了封装原则的重要性：私有成员只能通过公有接口访问

3. 解决作用域解析问题

作用域解析修复

#include <iostream>       
using namespace std;class Time {
public:int hour, minute;void printTime();     void setHour(int h, int m) {hour = h;         minute = m;       }
};                      void Time::printTime() {  // 修正作用域解析cout << "hour: " << hour << "/minute: " << minute << endl; }int main() {Time aTime;           aTime.setHour(5, 39); aTime.printTime();    // 未指定对象 → 补全aTime.return 0;             
}

问题分析：

原代码中类外成员函数定义缺少作用域解析符Time::
在main()中，成员函数调用缺少对象指定
修复后正确输出：hour:5/minute:39

问题4

🔧 开发效率提升：良好的代码组织和作用域管理在复杂项目中尤为重要。查看 FreeRTOS项目中的源码结构，学习专业的代码组织方式！

📝 程序填空题解析

1. 构造函数与访问器补全

构造函数与访问器

#include<iostream>
using namespace std;
class a
{
private:int num;float f1;
public:a();a(int n, double f);  // 填入参数类型 int n, double fint Getint(){return num;}    // 返回类型为 intdouble Getdouble(){return f1;} // 返回类型为 double（float自动提升）
};a::a()  // 类外构造函数定义
{cout<<"默认初始化"<<endl;num = 0;    // 初始化整型成员f1 = 0.0;   // 初始化浮点成员
}a::a(int n,double f)
{cout<<"初始化"<<endl;num=n;f1=f;
}int main()
{a x;a y(2,4.5);cout<<x.Getint()<<" "<<x.Getdouble()<<endl;cout<<y.Getint()<<" "<<y.Getdouble()<<endl;return 0 ;
}

填空解析：

参数构造函数声明：a(int n, double f)
整型访问器返回类型：int
浮点访问器返回类型：double
默认构造函数定义：a::a()
整型成员初始化：num = 0
浮点成员初始化：f1 = 0.0

2. 三角形计算类实现

三角形计算

#include <iostream>  // 补全输入输出流头文件
#include <math.h>
using namespace std;
class A
{double a,b,c;
public:A (double,double,double);double fun1();     // 声明计算周长的成员函数double fun2();     // 声明计算面积的成员函数
};double A::fun1(){return a+b+c;}
A::A(double i,double j,double k)
{a=i;b=j;c=k;
}
double A::fun2()
{double d;d = (a+b+c) / 2.0;return sqrt(d*(d-a)*(d-b)*(d-c));
}int main()
{A a1(3,4,5);cout<<"三角形边长和：";cout << a1.fun1();  // 调用周长计算函数cout<<endl;cout<<"三角形面积：";cout << a1.fun2();  // 调用面积计算函数cout<<endl;return 0 ;
}

填空解析：

包含头文件：#include <iostream>
周长计算函数声明：double fun1();
面积计算函数声明：double fun2();
输出周长：cout << a1.fun1();
输出面积：cout << a1.fun2();

📊 数学算法应用：像这样的几何计算在嵌入式系统中也很常见，特别是在传感器数据处理和位置计算中。FreeRTOS项目中有许多实时数据处理的范例！

💻 实战编程挑战

1. 时钟类设计实现

时钟类效果
时钟类运行效果

#include <iostream>
#include <iomanip>  // 用于格式化输出
using namespace std;class Clock {
private:int hour;int minute;int second;public:// (1) 构造函数：默认初始化00:00:00Clock() : hour(0), minute(0), second(0) {}// (1) 重载构造函数：指定时分秒Clock(int h, int m, int s) : hour(h), minute(m), second(s) {}// (2) 动态设置时间void setclock(int h, int m, int s) {hour = h;minute = m;second = s;}// (3) 格式化显示时间void showclock() {cout << setfill('0')  // 不足两位补零<< setw(2) << hour << ":" << setw(2) << minute << ":" << setw(2) << second << endl;}
};int main() {Clock clock1;                   // 默认构造clock1.showclock();             // 输出 00:00:00clock1.setclock(12, 1, 1);      // 动态设置时间clock1.showclock();             // 输出 12:01:01Clock clock2(13, 1, 1);         // 指定参数构造clock2.showclock();             // 输出 13:01:01return 0;
}

实现重点：

使用私有数据成员保护时间数据
提供两种构造函数实现不同的初始化方式
使用setfill和setw确保时间格式的标准化（两位数字，不足前补0）
提供设置时间的公有接口，保持封装性

⏱️ 实时性提示：在实时系统中，时间管理至关重要。FreeRTOS提供了专门的时间管理函数和延时机制，详见 FreeRTOS资源库中的时间管理部分！

2. 图书管理系统实现

图书管理系统效果
图书管理系统运行效果

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Book {
private:string bookname;double price;int number;public:// 构造函数初始化数据成员Book(string name, double p, int num) : bookname(name), price(p), number(num) {}void display() {cout << "书名：" << bookname << endl<< "价格：" << price << "元" << endl<< "库存：" << number << "本" << endl;}void borrow() {if(number > 0) {number--;cout << "借阅成功，当前库存：" << number << endl;} else {cout << "库存不足，无法借阅！" << endl;}}void restore() {number++;cout << "归还成功，当前库存：" << number << endl;}
};int main() {// 创建图书对象Book book1("C++", 23.5, 3);Book book2("Data Structure", 28.8, 7);// 操作book1cout << "----book1信息----" << endl;book1.display();book1.borrow();book1.borrow();book1.restore();// 操作book2cout << "\n----book2信息----" << endl;book2.restore(); book2.display();  return 0;
}

实现重点：

使用私有成员保存图书信息，体现封装原则
构造函数使用初始化列表高效初始化
borrow()方法加入库存检查，防止出现负数库存
清晰的UI设计使用户交互更直观

📚 系统设计拓展：这个简单的图书管理系统体现了面向对象编程的基本原则。在真实的嵌入式系统中，类似的资源管理更为复杂，需要考虑并发访问、资源锁定等问题。这些问题在 FreeRTOS项目中有详细讲解和示例！

📌 总结与拓展

通过本文的学习，我们掌握了C++类与对象的核心概念：

类的定义与对象的创建
构造函数与析构函数的使用
拷贝构造函数的特性
对象数组与对象指针的操作
封装和数据保护

这些概念是深入理解C++的基础，也是进阶到更复杂系统设计的垫脚石。想更深入学习嵌入式开发和实时操作系统？请访问 Despacito0o的FreeRTOS学习资源库，那里有从入门到精通的全套资源！

🚀 学习建议：如果你掌握了本文的内容，推荐接下来学习C++的继承和多态特性，以及模板编程。这些高级特性将使你的代码更加灵活和强大！

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编程日记 2025/4/29 7:09:30

JVM模型、GC、OOM定位

JVM模型程序计数器程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等功能都需要依赖这个计数器来…...

编程日记 2025/5/26 3:37:56

什么是数据链路层的CRC检测以及为什么要放到帧尾？

数据链路层在封装过程中添加CRC（循环冗余校验）帧尾，主要目的是为了检测数据传输过程中可能出现的比特错误，确保数据的完整性和可靠性。具体原因如下： 1. 错误检测物理层传输的不可靠性：数据在物理介质&am…...

编程日记 2025/5/26 2:22:38

Electron 入门指南

Electron 入门指南 Electron 是一个使用 JavaScript、HTML 和 CSS 构建跨平台桌面应用的框架。通过 Electron，你可以利用 Web 技术开发出功能强大的桌面应用程序，并且能够运行在 Windows、Mac 和 Linux 系统上。本文将带你从零开始构建一个简单的 Ele…...

编程日记 2025/4/29 7:09:29

目标检测YOLO实战应用案例100讲- 无人机平台下露天目标检测与计数

目录知识储备基于YOLOv8改进的无人机露天目标检测与计数一、环境配置与依赖安装二、核心代码实现（带详细注释） 1. 改进YOLOv8模型定义（添加注意力机制） 2. 无人机视角数据增强（drone_augment.py ） 3. 多目标跟踪与计数（tracking_counter.py ） 4. 完整推理流…...

编程日记 2025/5/23 18:17:23

ArkTS基础实验（二）

任务一：使用模板字符串相关知识，实现多个变量的拼接。同学们可以把自己的姓名、年纪和爱好这三个变量进行拼接。把代码和日志中console.log的打印结果截图保留。预期效果： 任务二：使用状态变量和点击事件相关知识实现计数器案例…...

编程日记 2025/4/29 7:08:25

【计算机视觉】Bayer Pattern与Demosaic算法详解：从传感器原始数据到彩色图像

Bayer Pattern与Demosaic算法详解：从传感器原始数据到彩色图像一、引言在现代数码相机和手机摄像头中，我们能够拍摄到丰富多彩的彩色图像。然而，你可能不知道的是，图像传感器本身并不能直接感知颜色——它们只能感知光的强度。…...

编程日记 2025/5/25 9:12:55

媒体查询使用

一、引言为了确保网页在不同设备上都能提供良好的用户体验，响应式设计变得至关重要。而媒体查询（Media Queries）就是前端开发中实现响应式设计的核心技术之一。二、媒体查询的概念媒体查询是 CSS3 引入的一项强大功能，它允许开…...

编程日记 2025/5/25 10:17:20

deepseek对IBM MQ SSL 证书算法的建议与解答

在IBM MQ配置SSL TLS的命令中，如果参数SSLCIPH使用TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256，如下所示： DEFINE CHANNEL(QM1.TO.QM2) CHLTYPE(SDR) TRPTYPE(TCP) CONNAME(QM1.MACH.COM) XMITQ(QM2) SSLCIPH(TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256) DESCR(S…...

编程日记 2025/4/29 7:07:22

服务器文件同步工具有哪些？

服务器文件同步工具的选择取决于你的具体需求（如实时同步、单向/双向同步、跨平台支持、安全性等）。以下是几款主流的服务器文件同步工具推荐，适用于不同场景： 1. 实时同步工具（适合高频率、低延迟需求） rsync 特点：经典增量同步工具，支持本地/远程同步，高效节省带宽。…...

编程日记 2025/4/29 7:07:21

Numpy数组与矩阵——python学习

我前面提到过Numpy函数，但是不够全，在这里我顺便做一些补充。先说明一下我用的是Notebook。一、数组的创建与操作 1、把列表转换为数组 np.array([1,2,3,4,5]) 2、把元组转换为数组 np.array((1,2,3,4,5)) 3、把range对象转换为数组 np.array(rang…...

编程日记 2025/4/29 7:07:21

CasaOS上部署1Panel开源运维面板远程在线访问配置实操指南

文章目录前言1. 添加镜像源2. 部署1Panel3. 本地访问测试4. 安装内网穿透工具5. 配置公网地址6. 配置固定公网地址前言很多时候在尝试远程管理服务器时，常常会遇到各种各样的麻烦，尤其是缺乏公网IP或者路由器设置过于复杂时，更是让人感到…...

编程日记 2025/4/29 7:07:20

C++核心编程：类与对象全面解析

📋 学习目标

🔍 经典程序剖析

1. 构造函数与析构函数执行顺序分析

2. 拷贝构造函数深入理解

3. 对象数组与对象指针运用

🛠️ 程序调试与优化

1. 构造函数声明修复

2. 类成员访问修复

3. 解决作用域解析问题

📝 程序填空题解析

1. 构造函数与访问器补全

2. 三角形计算类实现

💻 实战编程挑战

1. 时钟类设计实现

2. 图书管理系统实现

📌 总结与拓展

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