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### 文件概述：《Chapter 9.pdf》

#### 文档基本信息
- **文档名称**：Chapter 9.pdf
- **文档类型**：PDF
- **作者**：Jianjia Wang
- **邮箱**：jianjia.wang@xjtlu.edu.cn
- **学校**：School of AI and Advanced Computing

#### 主要内容概览
本章主要介绍了面向对象编程（OOP）中的类和对象的概念，并通过具体的例子展示了如何定义类、创建对象以及使用构造函数等技术细节。以下是主要内容的详细解释：

### 1. 目标
- 描述对象和类，并使用类来建模对象。
- 使用UML图形符号描述类和对象。
- 演示如何定义类和创建对象。
- 使用构造函数创建对象。
- 使用对象成员访问运算符（`.`）访问数据字段和调用方法。
- 将类定义与类实现分离。
- 使用 `#ifndef` 防止头文件的多次包含。
- 了解类中的内联函数。
- 声明私有数据字段并提供适当的获取和设置方法以实现数据封装，使类易于维护。
- 理解数据字段的作用域。
- 应用类抽象开发软件。

### 2. 编程概念
- **面向对象编程（OOP）**：涉及使用对象进行编程。一个对象代表现实世界中可以明确识别的实体，例如学生、桌子、圆、按钮甚至贷款都可以视为对象。
- **对象的特性**：每个对象都有唯一的身份、状态和行为。状态由一组数据字段及其当前值组成，行为由一组方法定义。

### 3. 对象
- **对象的状态和行为**：对象具有状态和行为。状态定义了对象，行为定义了对象的行为。
- **示例**：
- 类名：Circle
- 数据字段：半径
- 方法：计算面积

### 4. 类
- **类的定义**：类是定义相同类型对象的结构体。类使用变量定义数据字段，使用方法定义行为。
- **构造函数**：类提供了一种特殊的方法，称为构造函数，用于从类构建对象。
- **示例代码**：

  class Circle {
  public:
      double radius;
      Circle() { radius = 1; }
      Circle(double newRadius) { radius = newRadius; }
      double getArea() { return radius * radius * 3.14159; }
  };

### 5. UML 类图
- **UML 类图**：使用UML图形符号表示类和对象。
- **示例**：

  +----------------+
  |     Circle     |
  +----------------+
  | +radius: double|
  +----------------+
  | +Circle()      |
  | +Circle(newRadius: double) |
  | +getArea(): double |
  +----------------+

### 6. 创建对象
- **示例代码**：

  #include <iostream>
  using namespace std;

  class Circle {
  public:
      double radius;
      Circle() { radius = 1; }
      Circle(double newRadius) { radius = newRadius; }
      double getArea() { return radius * radius * 3.14159; }
  };

  int main() {
      Circle circle1(1.0);
      Circle circle2(25);
      Circle circle3(125);

      cout << "The area of the circle of radius " << circle1.radius << " is " << circle1.getArea() << endl;
      cout << "The area of the circle of radius " << circle2.radius << " is " << circle2.getArea() << endl;
      cout << "The area of the circle of radius " << circle3.radius << " is " << circle3.getArea() << endl;

      circle2.radius = 100;
      cout << "The area of the circle of radius " << circle2.radius << " is " << circle2.getArea() << endl;

      return 0;
  }

### 7. 构造函数
- **构造函数的特点**：
- 构造函数的名称必须与类名相同。
- 构造函数没有返回类型，即使是 `void`。
- 构造函数用于初始化对象。
- **重载构造函数**：可以为类定义多个构造函数，只要它们的参数列表不同。

### 8. 访问操作符
- **点操作符（.）**：用于访问对象的数据字段和调用方法。
- `objectName.dataField` 引用对象中的数据字段。
- `objectName.function(arguments)` 调用对象上的方法。

### 9. 类定义与实现分离
- **分离定义与实现**：C++ 允许将类定义与实现分离。
- 类定义文件通常扩展名为 `.h`，类实现文件通常扩展名为 `.cpp`。
- **示例代码**：
- **Circle.h**：

    #ifndef CIRCLE_H
    #define CIRCLE_H

    class Circle {
    public:
        double radius;
        Circle();
        Circle(double);
        double getArea();
    };

    #endif

- **Circle.cpp**：

    #include "Circle.h"

    Circle::Circle() {
        radius = 1;
    }

    Circle::Circle(double newRadius) {
        radius = newRadius;
    }

    double Circle::getArea() {
        return radius * radius * 3.14159;
    }

### 10. 内联函数
- **内联函数**：避免函数调用的运行时开销。编译器会在每次调用处复制内联函数的代码。
- **声明方式**：在函数声明前加上 `inline` 关键字。
- **注意事项**：短函数适合内联，长函数不适合，因为会增加可执行代码的大小。

### 11. 数据字段封装
- **封装的重要性**：直接修改数据字段可能导致数据被篡改，且难以维护。
- **获取和设置方法**：通过公共的获取和设置方法访问私有数据字段。
- 获取方法（getter 或 accessor）：

    returnType getPropertyName()

- 设置方法（setter 或 mutator）：

    void setPropertyName(dataType propertyValue)

### 12. 变量作用域
- **全局变量**：在所有函数外部声明，可在其作用域内的所有函数中访问。
- **局部变量**：在函数内部声明，仅在其所在块中可见。
- **数据字段**：类中的数据字段对类的所有构造函数和方法可见。

### 13. 类抽象与封装
- **类抽象**：将类的实现与类的使用分离。类的使用者不需要知道类的具体实现细节。
- **封装**：隐藏类的实现细节，只暴露必要的接口给使用者。

### 总结
本章详细介绍了面向对象编程中的基本概念，包括类和对象的定义、构造函数的使用、数据字段的封装以及类的抽象与封装。通过具体的代码示例，帮助读者理解这些概念的实际应用。