Skip to content

Chương 3: Lớp và Đối Tượng¤

1. Lớp trong C++ là gì?¤

Lớp (class) là một kiểu dữ liệu do người dùng tự định nghĩa, đóng gói cả dữ liệu (thuộc tính) lẫn hành vi (phương thức) của một thực thể vào một đơn vị thống nhất.

Lớp là mô tả trừu tượng của một nhóm đối tượng cùng bản chất. Mỗi đối tượng là một thể hiện cụ thể (instance) của lớp đó.

Ví dụ: Car là lớp, còn Mercedes, Audi là các đối tượng cụ thể của lớp đó.

2. Cú pháp khai báo lớp¤

C++
class TenLop {
private:
    // Thành phần riêng tư (chỉ truy cập được bên trong lớp)

protected:
    // Thành phần riêng tư nhưng có thể truy cập từ lớp dẫn xuất (kế thừa)

public:
    // Thành phần công khai (truy cập được từ bên ngoài lớp)
};

Ví dụ thực tế:

C++
class Rectangle {
private:
    int width;
    int length;

public:
    void set(int w, int l);
    int area();
};

Lưu ý

  • Nếu không ghi nhãn gì, C++ mặc định coi là private.
  • Một lớp có thể có nhiều nhãn private và public xen kẽ nhau. Mỗi nhãn có hiệu lực từ vị trí nó xuất hiện đến khi gặp nhãn tiếp theo hoặc kết thúc lớp.

3. Định nghĩa hàm thành phần¤

Có hai cách định nghĩa phương thức của lớp:

3.1 Định nghĩa bên trong lớp (inline)¤

C++
class Rectangle {
public:
    int area() { return width * length; } // định nghĩa ngay trong khai báo
private:
    int width, length;
};

Hàm định nghĩa bên trong lớp được trình biên dịch ngầm coi là inline, tức là nội dung hàm sẽ được chèn trực tiếp vào nơi gọi để tăng hiệu năng.

3.2 Định nghĩa bên ngoài lớp¤

C++
// Cú pháp:
KieuTraVe TenLop::TenHam(DanhSachThamSo) {
    // nội dung
}

// Ví dụ:
void Rectangle::set(int w, int l) {
    width = w;
    length = l;
}

Toán tử :: gọi là toán tử định phạm vi (scope resolution operator), dùng để chỉ rõ hàm này thuộc về lớp nào.

4. Khai báo và tạo lập đối tượng¤

4.1 Đối tượng tĩnh (cấp phát trên stack)¤

C++
Rectangle r1;       // khai báo đối tượng
r1.set(5, 8);       // gọi phương thức qua toán tử dấu chấm (.)

4.2 Đối tượng qua con trỏ (trỏ tới đối tượng có sẵn)¤

C++
Rectangle *r2;
r2 = &r1;           // r2 trỏ tới r1
r2->set(8, 10);     // gọi phương thức qua toán tử mũi tên (->)

4.3 Đối tượng động (cấp phát trên heap)¤

C++
Rectangle *r3;
r3 = new Rectangle();   // cấp phát bộ nhớ động
r3->set(80, 100);
delete r3;              // phải giải phóng bộ nhớ thủ công
r3 = NULL;

Cảnh báo

Nếu dùng new mà không delete, chương trình sẽ bị rò rỉ bộ nhớ (memory leak).

5. Phạm vi truy xuất¤

graph TD
    A[Thành viên lớp] --> B[public]
    A --> C[private]
    A --> D[protected]
    B --> E[Truy cập được từ bất kỳ đâu]
    C --> F[Chỉ truy cập được bên trong lớp]
    D --> G[Bên trong lớp + lớp dẫn xuất]
Hold "Alt" / "Option" to enable pan & zoom

Câu hỏi: Tại sao phải dùng private thay vì để tất cả là public?¤

Vì nguyên tắc đóng gói (encapsulation): che giấu chi tiết cài đặt, chỉ lộ ra những gì cần thiết. Điều này giúp:

  • Ngăn code bên ngoài vô tình làm hỏng dữ liệu nội bộ.
  • Cho phép thay đổi cài đặt bên trong mà không ảnh hưởng code bên ngoài.
  • Kiểm tra tính hợp lệ trước khi gán giá trị (thông qua getter/setter).

6. Tham số hàm thành phần và con trỏ this¤

Hàm thành phần có quyền truy cập đến tất cả thành phần private của bất kỳ đối tượng nào cùng lớp, kể cả khi đối tượng đó được truyền vào làm tham số.

C++
int point::Trung(point pt) {
    return (x == pt.x && y == pt.y); // pt.x là private nhưng vẫn truy cập được
}

// Tương tự với con trỏ và tham chiếu:
int point::Trung(point *pt) {
    return (x == pt->x && y == pt->y);
}

int point::Trung(point &pt) {
    return (x == pt.x && y == pt.y);
}

Con trỏ this¤

Trong mỗi hàm thành phần, C++ ngầm truyền vào một con trỏ đặc biệt tên là this, trỏ đến đối tượng đang gọi hàm đó.

C++
int point::Trung(point pt) {
    return (this->x == pt.x && this->y == pt.y);
}

this thường được dùng tường minh khi có xung đột tên giữa tham số và thuộc tính, hoặc khi cần trả về chính đối tượng hiện tại.

7. Phép gán đối tượng¤

C++
point a, b;
a.init(5, 2);
b = a; // Sao chép toàn bộ giá trị các thuộc tính từ a sang b

Phép gán mặc định sao chép từng thuộc tính tương ứng. Tuy nhiên nếu lớp có con trỏ, cần cẩn thận vì đây chỉ là shallow copy (sao chép địa chỉ, không sao chép nội dung vùng nhớ).

8. Constructor (Phương thức thiết lập)¤

Constructor là phương thức đặc biệt được tự động gọi khi đối tượng được tạo. Dùng để khởi tạo giá trị ban đầu cho các thuộc tính.

Đặc điểm: - Tên trùng với tên lớp. - Không có kiểu trả về (kể cả void). - Thường là public. - Có thể nạp chồng (overload) nhiều constructor. - Có thể dùng tham số mặc định.

8.1 Default Constructor¤

C++
class point {
    int x, y;
public:
    point() { x = 0; y = 0; } // default constructor
};

point b; // gọi default constructor, x=0, y=0

Note

Nếu bạn không khai báo constructor nào, C++ tự sinh một default constructor rỗng. Nhưng nếu bạn khai báo một constructor có tham số mà không khai báo default constructor, thì point b; sẽ báo lỗi biên dịch.

8.2 Constructor có tham số¤

C++
point(int ox, int oy) { x = ox; y = oy; }

point a(5, 2); // x=5, y=2

8.3 Constructor với tham số mặc định¤

C++
point(int ox, int oy = 1) { x = ox; y = oy; }

point a(5, 2); // x=5, y=2
point c(3);    // x=3, y=1 (oy dùng giá trị mặc định)

Câu hỏi: Constructor có thể nạp chồng không?¤

Có. Ví dụ:

C++
class point {
    int x, y;
public:
    point() { x = 0; y = 0; }
    point(int ox, int oy) { x = ox; y = oy; }
};

point a(5, 2); // gọi constructor thứ 2
point b;       // gọi default constructor

Câu hỏi: point c(3) với constructor point(int ox, int oy) (không có mặc định) có hợp lệ không?¤

Không. Sẽ báo lỗi vì thiếu tham số oy. Phải thêm giá trị mặc định cho oy thì mới hợp lệ.

8.4 Copy Constructor (Constructor sao chép)¤

Dùng để tạo một đối tượng mới từ một đối tượng đã có, với tham số là hằng tham chiếu đến đối tượng cùng lớp:

C++
point(const point &pt) {
    x = pt.x;
    y = pt.y;
}

point a(5, 2);
point b(a); // gọi copy constructor

Copy constructor cho phép tùy chỉnh "giống nhau" theo nghĩa người lập trình định nghĩa, thay vì sao chép máy móc từng byte.

9. Destructor (Phương thức hủy bỏ)¤

Destructor được tự động gọi khi đối tượng hết phạm vi sử dụng hoặc khi delete được gọi trên con trỏ đối tượng. Dùng để giải phóng tài nguyên (bộ nhớ động, file, kết nối,...).

Đặc điểm: - Tên là ~TenLop. - Không có kiểu trả về, không có tham số. - Một lớp chỉ có duy nhất một destructor. - Thường là public.

C++
class vector {
    int n;
    float *v;
public:
    vector(int size) {
        n = size;
        v = new float[n]; // cấp phát động
    }
    ~vector() {
        delete[] v; // giải phóng bộ nhớ khi đối tượng bị hủy
    }
};

10. Phương thức Truy vấn và Cập nhật (Getter / Setter)¤

Vì thuộc tính thường là private, cần cung cấp phương thức để đọc/ghi từ bên ngoài.

Getter (truy vấn)¤

C++
int getX() { return x; }
bool isValid() { return x >= 0 && y >= 0; }
int getSum() { return x + y; } // truy vấn dẫn xuất

Getter không được thay đổi trạng thái đối tượng. Nên đánh dấu const:

C++
int getX() const { return x; }

Setter (cập nhật)¤

C++
int Student::setGPA(double newGPA) {
    if (newGPA >= 0.0 && newGPA <= 4.0) {
        this->gpa = newGPA;
        return 0;  // thành công
    } else {
        return -1; // thất bại
    }
}

Câu hỏi: Nếu getter/setter chỉ đọc/ghi thẳng, dùng private có ích gì?¤

Lợi ích thực sự nằm ở setter: có thể kiểm tra tính hợp lệ trước khi gán, như ví dụ setGPA ở trên. Ngoài ra còn giúp giới hạn quyền truy cập — có thể có getter mà không có setter (thuộc tính chỉ đọc từ ngoài).

11. Thành viên tĩnh (static member)¤

11.1 Thuộc tính static¤

Thuộc tính static là thuộc tính dùng chung cho tất cả các thể hiện của lớp. Chỉ tồn tại một bản duy nhất trong suốt vòng đời chương trình, bất kể tạo bao nhiêu đối tượng.

C++
class Rectangle {
private:
    int width, length;
    static int count; // dùng chung cho mọi đối tượng Rectangle
public:
    void set(int w, int l);
};

// Phải khởi tạo bên ngoài lớp:
int Rectangle::count = 0;

Ví dụ đếm số đối tượng:

C++
class MyClass {
    static int count;
public:
    MyClass()  { count++; }
    ~MyClass() { count--; }
    void printCount() {
        cout << "Hiện có " << count << " thể hiện.\n";
    }
};

int MyClass::count = 0;

void main() {
    MyClass *x = new MyClass;
    x->printCount(); // Hiện có 1 thể hiện.

    MyClass *y = new MyClass;
    x->printCount(); // Hiện có 2 thể hiện.
    y->printCount(); // Hiện có 2 thể hiện.

    delete x;
    y->printCount(); // Hiện có 1 thể hiện.
}

11.2 Phương thức static¤

Phương thức static có thể được gọi mà không cần tạo đối tượng, thông qua tên lớp:

C++
MyClass::printCount(); // gọi qua tên lớp, không cần đối tượng

Warning

Phương thức static không có con trỏ this, do đó chỉ có thể truy cập các thành viên static khác của lớp, không truy cập được thuộc tính thường.

Quy tắc truy cập thành viên static:¤

Phạm vi Cách truy cập
public static Qua tên lớp (TenLop::thanVien) hoặc qua đối tượng
private/protected static Chỉ qua hàm thành viên public hoặc friend

12. Đối tượng toàn cục và thứ tự gọi Constructor/Destructor¤

Đối tượng khai báo ở phạm vi toàn cục sẽ có constructor gọi trước main() và destructor gọi sau khi main() kết thúc.

Ví dụ:

C++
#include <iostream>
using namespace std;

class Dummy {
public:
    Dummy()  { cout << "Entering a C++ program saying...\n"; }
    ~Dummy() { cout << "And then exitting..."; }
};

Dummy A; // đối tượng toàn cục

void main() {
    cout << "Hello, world.\n";
}

Kết quả:

Text Only
Entering a C++ program saying...
Hello, world.
And then exitting...

Cách này cho phép thêm hành vi trước/sau main() mà không cần sửa hàm main().

13. Ví dụ tổng hợp — Lớp Point¤

C++
#include <iostream>
using namespace std;

class point {
private:
    int x, y;
public:
    point() { x = 0; y = 0; }
    point(int ox, int oy) { x = ox; y = oy; }

    void init(int ox, int oy) { x = ox; y = oy; }
    void move(int dx, int dy) { x += dx; y += dy; }
    void display() {
        cout << "Toa do: " << x << " " << y << "\n";
    }
    int getX() const { return x; }
    int getY() const { return y; }

    int Trung(point pt) {
        return (x == pt.x && y == pt.y);
    }
};

void main() {
    point p(2, 4);
    p.display();   // Toa do: 2 4
    p.move(1, 2);
    p.display();   // Toa do: 3 6
}

14. Sơ đồ tổng quan cấu trúc lớp¤

classDiagram
    class Rectangle {
        -int width
        -int length
        -static int count
        +set(int w, int l)
        +int area()
        +Rectangle()
        +~Rectangle()
    }
Hold "Alt" / "Option" to enable pan & zoom 
graph LR
    A[Khai báo đối tượng] --> B[Constructor được gọi tự động]
    B --> C[Sử dụng đối tượng]
    C --> D[Hết phạm vi / delete]
    D --> E[Destructor được gọi tự động]
Hold "Alt" / "Option" to enable pan & zoom