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在C++中，封装（Encapsulation） 是面向对象编程的核心概念之一，它通过类（Class）将数据（成员变量）和操作数据的函数（成员函数）捆绑在一起，并使用访问修饰符控制对这些成员的访问权限。以下是详细介绍：

1. 类的定义

类是一种用户自定义数据类型，封装了数据和行为。定义格式：

class ClassName {// 访问修饰符（public/protected/private）成员变量;成员函数;
};  // 注意分号

示例：

class Rectangle {
private:int width;   // 成员变量（私有）int height;  // 成员变量（私有）public:// 构造函数Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}// 成员函数（公有）int getArea() { return width * height; }void setWidth(int w) { width = w; }
};

2. 成员变量与成员函数

成员变量（属性）

• 描述类的状态，存储对象的数据。
• 可在类内直接访问，外部需通过公有成员函数访问（封装特性）。

成员函数（方法）

• 定义在类内部或外部（需使用作用域解析运算符::）。
• 可访问和修改成员变量，实现类的行为。

示例：成员函数外部定义

class Rectangle {
private:int width, height;
public:Rectangle(int w, int h);  // 声明构造函数int getArea();           // 声明成员函数
};// 构造函数的外部定义
Rectangle::Rectangle(int w, int h) : width(w), height(h) {}// 成员函数的外部定义
int Rectangle::getArea() { return width * height; }

3. 访问修饰符

控制成员的访问权限，实现数据隐藏和封装。

private（私有成员）

• 特点：只能被类内部的成员函数访问，外部无法直接访问。
• 用途：隐藏实现细节，防止外部直接修改数据。

class Rectangle {
private:int width;  // 私有成员变量void validateDimensions() { /* ... */ }  // 私有工具函数
};

public（公有成员）

• 特点：可被类外部的任何代码访问。
• 用途：提供公共接口，允许外部与对象交互。

class Rectangle {
public:int getWidth() { return width; }  // 公有访问器void setWidth(int w) {            // 公有修改器if (w > 0) width = w;}
};

protected（保护成员）

• 特点：只能被类内部、子类（派生类）访问，外部无法访问。
• 用途：在继承体系中允许子类访问基类的特定成员。

class Shape {
protected:int color;  // 子类可访问，但外部不可访问
};class Rectangle : public Shape {
public:void setColor(int c) { color = c; }  // 子类可访问保护成员
};

4. 封装的优势

1. 数据隐藏：防止外部直接修改内部数据，提高安全性。
2. 接口与实现分离：外部只需通过公有接口使用类，无需关心内部实现。
3. 可维护性：内部实现变化不会影响外部代码。

示例：安全的数据访问

class BankAccount {
private:double balance;  // 私有成员变量public:// 公有接口控制数据访问void deposit(double amount) {if (amount > 0) balance += amount;}bool withdraw(double amount) {if (amount > 0 && amount <= balance) {balance -= amount;return true;}return false;}
};

5. 访问修饰符的继承规则

子类继承基类时，基类成员的访问权限可能被调整：

基类成员	继承方式	子类中的访问权限
public	public	public
public	private	private
protected	public	protected
private	任何方式	不可访问

示例：

class Base {
public:int pub;
protected:int prot;
private:int priv;
};class Derived : public Base {
public:void test() {pub = 1;    // 可访问（public）prot = 2;   // 可访问（protected）// priv = 3; // 不可访问（private）}
};

6. 友元函数与友元类

允许特定的外部函数或类访问私有/保护成员（破坏封装性，需谨慎使用）。

示例：友元函数

class Rectangle {
private:int width, height;friend int getPerimeter(Rectangle r);  // 友元声明
};// 友元函数可访问私有成员
int getPerimeter(Rectangle r) {return 2 * (r.width + r.height);
}

总结

封装通过类和访问修饰符实现数据隐藏，使代码更安全、更易维护。合理设计公有接口和私有实现是面向对象编程的关键。