面向对象程序设计是C++的核心特性，它通过类和对象的概念提供了一种高效且模块化的编程方式。在C++中，类是数据和操作这些数据的函数的集合，而对象则是类的实例，具备类所定义的属性和行为。
4.1 面向对象程序设计的基本特点主要包括以下四个方面：
1. **抽象**：抽象是将现实世界中的实体抽象成计算机中的模型，它关注对象的主要特征，忽略次要细节。在C++中，数据抽象通过类的声明实现，将对象的状态（数据成员）和行为（成员函数）分离出来。
2. **封装**：封装是将数据和操作这些数据的方法结合在一起，形成一个独立的单元，即类。这有助于保护数据的安全性，防止外部代码直接修改对象的状态，同时简化了接口，使用户只需通过类提供的公共成员函数进行交互。
3. **继承**：继承允许创建一个新类（派生类），该类继承现有类（基类）的属性和行为。这样可以避免代码重复，实现代码复用，并支持多态性。
4. **多态**：多态是指同一个名字可以有不同的实现，使得不同类的对象可以响应相同的消息但执行不同的操作。C++中通过函数重载和虚函数实现多态。
4.2 **类和对象**：
- 类是面向对象编程的基础，它定义了一组具有相同属性和行为的对象。类包含数据成员（对象的状态）和成员函数（对象的行为）。
- 对象是类的实例，每个对象都有自己的数据成员副本，可以通过成员函数来改变或展示这些数据。
类的定义遵循以下语法：
```cpp
class 类名称 {
public:
// 公有成员（可从外部访问）
private:
// 私有成员（仅限类内部访问）
protected:
// 保护成员（可被类及其子类访问）
};
```
类的成员访问控制决定了外部代码能访问哪些部分：
- **公有成员**（public）：外部代码可以直接访问，是类对外的接口。
- **私有成员**（private）：只能在类的内部访问，用于数据隐藏和保护。
- **保护成员**（protected）：对类及其子类可见，通常用于继承时的保护。
类的实例化是通过创建对象完成的，对象是类在内存中的具体存在，可以调用类中定义的成员函数来执行相应操作。此外，类还涉及构造函数和析构函数：
- **构造函数**：用于初始化新创建的对象，通常与对象的创建同步进行，可以设置初始状态。
- **析构函数**：在对象生命周期结束时自动调用，用于清理资源或执行其他必要的操作。
在设计类时，需要考虑以下几点：
- 类的合法性检查：通过构造函数和set函数确保数据的正确性。
- 成员函数和运算符重载：定义对象的行为和操作。
- 对象的创建和销毁：构造函数和析构函数的角色。
- 初始化与赋值的区别：复制构造函数和赋值操作。
- 访问控制：确定哪些成员是公有、私有还是保护。
- 友元：某些函数或类需要访问类的私有或保护成员。
- 禁用特定函数：如禁止默认构造函数在某些情况下被调用。
总结起来，C++的类和对象机制提供了强大的工具来构建复杂的软件系统，通过抽象、封装、继承和多态等概念，实现代码的模块化和可维护性。理解和熟练运用这些概念是成为C++专业程序员的关键步骤。
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