《SLAM导航机器人基础》第二章：C/C++编程（后）

2.6节，面向对象设计

在前面，我们讲解了使用函数，封装重复代码的机构性设计方法。这种思路是以功能划分，把一个程序分解不同的功能模块，每个函数完成一个功能，最后再组合起来。这种设计方法在小型程序中是简洁并且可行的。但随着程序代码量的扩大，会遇到很多功能相似但又有区别的模块。数据变量和函数的关系在结构化设计中，只有局部变量和全局变量两种。变量和使用该函数之间并没有做关系的确定，没有对数据进行分类和保护。面向对象设计，与结构化设计这样面向过程的设计不一样，它把程序按实际应用的事物进行分类的。简单讲，结构设计是把一个事物按不同功能实现了，但没有考虑到后续升级维护可能需要程序也能处理类似事物。面向对象，要求程序员在最初的代码框架中，先分析事物本身的属性，从而可以在顶层设计中覆盖未来要升级的情况。下面我们讲解面向对象是如何实现的。

面向对象，在实际编程中是以类实现的，类是一种数据类型，类变量称为对象。类中，包含数据变量和函数，均具有三种访问权限属性：公有public、私有private和保护型protected。公有类型的变量或函数，可以在类外的程序中使用，而私有类型只能在类内使用。面向对象设计具有四大特性：抽象、封装，继承和多态。抽象，指的是我们使用类的方法，把具有类似属性的事物进行了分类，比如把电脑按操作系统属性分成windows电脑和苹果电脑。封装，指的是类的公有public、私有private和保护型权限属性的设计，体现了面向对象在数据安全性方面的优势。继承，指的是类和类之间可以继承，比如windows电脑类和苹果电脑类继承自电脑类，他们均和电脑类有共同的属性：CPU、内存、硬盘、操作系统等。继承的属性体现了面向对象在升级维护性方面的优势。多态，指的是继承自同一个基类的不同子类中，均可使用基类相同名称的函数，这样不同类对象，调用统一的函数接口，会得到不同的功能实现。这在结构化设计中是难以实现的。

以上是面向对象的理论内容，下面在具体的程序中学习类的定义和使用。

#include <iostream>
using namespace std;

//类的定义示例
class Computor 
{
   public:
      string name;  //产品名
      string cpu;   // CPU型号
      int    ram;   // 内存大小，单位GB
      int    rom;   // 硬盘大小，单位GB
      void show(void)
      {
          cout<<"CPU:"<<cpu<<endl;
      }
};

//类继承示例
class Mac: public Computor 
{
   public:
      void show(void)
      {
          cout<<name;
          cout<<":MacOS"<<",CPU:"<<cpu<<",";
            showRAM();//私有类型的函数，只能在类内调用
      }
   private:
      void showRAM(void)
      {
          cout<<"RAM:"<<ram<<"G"<<endl;
      }
};

class Win: public Computor
{
   public:
      void show(void)
      {
          cout<<name;
          cout<<":Windows"<<",CPU:"<<cpu<<endl;
      }
};
 
int main( )
{
   //类对象的初始化示例
   Mac MacBookAir;   //定义苹果电脑对象MacBook
   Win RedmiBook;    //定义windows电脑对象RedmiBook
   //设置MacBook参数 
   MacBookAir.name = "MacBookAir 2020";
   MacBookAir.cpu = "i7-1060"; 
   MacBookAir.ram = 8; 
   MacBookAir.rom = 256;
   //设置RedmiBookk参数
   RedmiBook.name = "RedmiBook 2020";
   RedmiBook.cpu = "R5-4500";
   RedmiBook.ram = 16;
   RedmiBook.rom = 512;
 
   //多态示例
   MacBookAir.show();
   RedmiBook.show();
   
   return 0;
}

 相关理论讲解内容，也可在菜鸟网站上继续学习https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-classes-objects.html

2.7节，高级编程概述

以下并不属于C++入门内容，所以我们只做概念介绍，后续Linux章节中，会在具体编程实践中学习。

2.7.1异常处理

在我们的程序遇到不适用情形就会发生异常，比如我们在通信过程中，连线突然中断。c++异常中包含捕捉异常和抛异常。

抛异常，使用throw语句。比如我们可以在函数中检查输入数据的情况，遇到不适用的情形，及时跑出异常。

捕捉异常，try{捕捉异常的语句段}catch(异常类型 变量名){异常处理语句段}

2.7.2文件操作

 C++文件操作中，使用fstream标准库实现。

文件操作类型包括，读文件类型ifstream,写文件类型ofstream

文件操作接口函数：

void open(const char *filename, ios::openmode mode); //打开文件

void close();//关闭文件

2.7.3多线程操作

 多线程，指的是我们可以同时做多样事情。简单理解，单向成相当于一个人干活，多线程相当于多个人一起干活。

一般地，我们不创建线程，程序就会从main()函数中循序执行，但我们使用创建线程接口pthread_create (thread, attr, start_routine, arg)时，我们就可以指出另一个独立循序的函数，这样我们就同时在运行两个循序函数。

结束时，可以调用pthread_exit (status)终止线程。当然，多线程带来性能提升的同时也带来了麻烦，程序不再依次执行，它是并行的，数据可能会被另一个线程篡改，我们需要对数据等进行制定访问机制。