类的定义

一、类定义的基本语法

类定义的核心语法格式如下：

class 类名
{
public:
    公有成员声明;          // 对外接口，类外部可以访问

protected:
    保护成员声明;          // 继承相关，类外部不可访问，派生类可访问

private:
    私有成员声明;          // 内部实现细节，类外部不可访问
};                          // 注意末尾的分号Code language: PHP (php)

其中 public、protected、private 称为访问限定符，用来控制类成员的不同访问权限。

二、时钟类的定义示例

以时钟为例，一个完整的类定义如下：

class Clock
{
private:
    int hour, minute, second;          // 数据成员：存储属性，描述"是什么/有什么"

public:
    void ShowTime();                   // 成员函数声明（仅原型）
    void SetTime(int h, int m, int s); // 成员函数声明（仅原型）
};Code language: JavaScript (javascript)

分析：

部分	说明
class Clock	定义类名为 Clock，Clock 成为一种新的用户自定义类型
private 数据成员	hour、minute、second 三个整型变量，存储时钟的时、分、秒状态
public 成员函数	ShowTime() 和 SetTime() 是类对外提供的接口，外部代码通过它们与 Clock 对象交互
函数仅声明原型	类体内只写函数原型（返回值类型 + 函数名 + 参数列表 + 分号），函数体在类外定义

三、类内声明与类外定义成员函数

在类中可以只声明函数的原型，函数的实现（即函数体）放在类外定义。类外定义时必须使用作用域限定符 ::​ 指明函数所属的类。

语法格式：

返回值类型 类名::函数名(参数列表)
{
    // 函数体
}Code language: JavaScript (javascript)

以 Clock 类为例，类外定义成员函数：

#include <iostream>
using namespace std;

class Clock
{
private:
    int hour, minute, second;

public:
    void ShowTime();
    void SetTime(int h, int m, int s);
};

// 类外定义 SetTime
void Clock::SetTime(int h, int m, int s)
{
    if (h >= 0 && h < 24)
        hour = h;
    else
        hour = 0;

    if (m >= 0 && m < 60)
        minute = m;
    else
        minute = 0;

    if (s >= 0 && s < 60)
        second = s;
    else
        second = 0;
}

// 类外定义 ShowTime
void Clock::ShowTime()
{
    if (hour < 10) cout << "0";
    cout << hour << ":";

    if (minute < 10) cout << "0";
    cout << minute << ":";

    if (second < 10) cout << "0";
    cout << second << endl;
}Code language: PHP (php)

注意 Clock:: 前缀：Clock::SetTime 表示 SetTime 是 Clock 类的成员函数，而不是一个全局函数。如果省略 Clock::，编译器会将其视为普通全局函数，链接时会报错。

四、类内定义 vs 类外定义

方式	写法	特点
类内定义	函数体直接写在类 {} 内部	默认隐式为 inline（内联函数），函数体短小时推荐
类外定义	类内写原型，类外写函数体	类的定义更简洁，适合函数体较长或需要分离接口与实现的情况

// 类内定义（隐式 inline）
class Clock
{
private:
    int h, m, s;
public:
    void SetTime(int hh, int mm, int ss)
    {
        h = hh; m = mm; s = ss;    // 函数体短小，直接写在类内
    }
};

// 类外定义（非 inline，除非显式加 inline）
class Clock
{
private:
    int h, m, s;
public:
    void SetTime(int hh, int mm, int ss);
};

void Clock::SetTime(int hh, int mm, int ss)
{
    h = hh; m = mm; s = ss;
}Code language: PHP (php)

五、访问限定符详解

限定符	类内部访问	类外部通过对象访问	派生类中访问	典型用途
public	允许	允许	允许	对外接口（成员函数）
protected	允许	不允许	允许	继承体系中基类向派生类暴露的成员
private	允许	不允许	不允许	内部数据成员和辅助函数

注意：

• 访问限定符可以出现多次，每次出现到下一个限定符之间的成员受其控制。
• 如果类中不写任何访问限定符，默认全部为 private（与 struct 不同，struct 默认为 public）。
• 通常将数据成员设为 private，将成员函数设为 public，必要时将部分函数设为 private 作为内部辅助。

六、完整的时钟类使用示例

#include <iostream>
using namespace std;

class Clock
{
private:
    int hour, minute, second;

public:
    void ShowTime();
    void SetTime(int h, int m, int s);
};

void Clock::SetTime(int h, int m, int s)
{
    if (h >= 0 && h < 24)
        hour = h;
    else
        hour = 0;

    if (m >= 0 && m < 60)
        minute = m;
    else
        minute = 0;

    if (s >= 0 && s < 60)
        second = s;
    else
        second = 0;
}

void Clock::ShowTime()
{
    if (hour < 10) cout << "0";
    cout << hour << ":";

    if (minute < 10) cout << "0";
    cout << minute << ":";

    if (second < 10) cout << "0";
    cout << second << endl;
}

int main()
{
    Clock c1, c2;              // 创建两个 Clock 对象

    c1.SetTime(8, 30, 0);      // 通过对象调用公有成员函数
    c2.SetTime(19, 45, 30);

    cout << "c1 时间：";
    c1.ShowTime();

    cout << "c2 时间：";
    c2.ShowTime();

    // c1.hour = 10;           // 错误：hour 是 private，类外不可访问

    return 0;
}Code language: PHP (php)

七、注意事项

• 类定义末尾的分号 ; 不可省略，这是初学者最常见的错误。
• 类外定义成员函数时，必须加 类名:: 前缀，否则编译器视为全局函数。
• 类外定义成员函数时，参数名可以和类内声明时不同，但参数类型、个数、顺序必须一致。

// 类内声明
void SetTime(int h, int m, int s);

// 类外定义（参数名可以不同）
void Clock::SetTime(int hour, int minute, int second)
{
    // ...
}Code language: JavaScript (javascript)

• 一个类可以包含另一个类的对象作为成员（组合关系），但类不能包含自身类型的对象（可以包含自身类型的指针或引用）。
• 类定义通常放在头文件（.h）中，成员函数的类外实现放在源文件（.cpp）中，这是工程开发的标准做法。

八、常见错误

1. 忘记类定义末尾的分号

class Clock
{
    // ...
}              // 错误：缺少分号Code language: JavaScript (javascript)

2. 类外定义时遗漏类名限定符

void SetTime(int h, int m, int s)    // 错误：不是 Clock 的成员
{
    hour = h;                        // 找不到 hour
}Code language: JavaScript (javascript)

正确写法：

void Clock::SetTime(int h, int m, int s)
{
    hour = h;
}Code language: JavaScript (javascript)

3. 在类外定义时修改函数签名

// 类内声明
void SetTime(int h, int m, int s);

// 类外定义（错误：返回值类型不同）
int Clock::SetTime(int h, int m, int s)   // 错误
{
    // ...
}Code language: JavaScript (javascript)

4. 试图在类外直接访问私有成员

void printHour(Clock c)
{
    cout << c.hour;    // 错误：hour 是 private
}Code language: JavaScript (javascript)

解决：通过公有接口 c.ShowTime(); 或提供公有 getter 函数。