网课笔记01
本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细讲解,探讨C++中的核心和精随。
1 内存分区模型¶
C++程序在执行时,将内存大方向划分为 4个区域 - 代码区 :存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理的 - 全局区 :存放全局变量和静态变量以及常量 - 栈区 :由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等 - 堆区 : 内存四区意义 :
- 不同区域存放的数据,赋予不同的生命周期,给我们更大的灵活编程
1.1 程序运行前¶
在程序编译后,生成了exe可执行程序,未执行该程序前分为两个区域:
代码区¶
- 存放内容:CPU执行的机器指令 - 代码区是 共享 的,共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可
- 代码区是 只读 的,使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区¶
- 存放内容:全局变量和静态变量 - 全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量 也存放在此
-
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放 #### 总结
-
C++中在程序运行前分为全局区和代码区
- 代码区特点是共享和只读
- 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
- 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量
示例:¶
//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
int main() {
//局部变量
int a = 10;
int b = 10;
//打印地址
cout << "局部变量a地址为: " << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b地址为: " << (int)&b << endl;
cout << "全局变量g_a地址为: " << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量g_b地址为: " << (int)&g_b << endl;
//静态变量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a地址为: " << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b地址为: " << (int)&s_b << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world" << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world1" << endl;
cout << "全局常量c_g_a地址为: " << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b地址为: " << (int)&c_g_b << endl;
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a地址为: " << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b地址为: " << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印结果:¶
1.2 程序运行后¶
栈区¶
- 由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量等
- 注意事项 :不要返回局部变量的地址,栈区开辟的数据由编译器自动释放
示例:¶
int * func(int b) // 形参数据也会放在栈区
{
int a = 10; //局部变量存放在栈区,栈区的数据在函数执行完后自动释放
return &a; //返回局部变量的地址
}
int main() {
int *p = func(); //接受func函数的返回值
cout << *p << endl; // 第一次可以打印正确的数字,是因为编译器做了保留
cout << *p << endl;
system("pause"); // 第二次这个数据就不再保留了
return 0;
}
打印结果:¶
堆区¶
- 由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
- 在 C++ 中主要利用 new 在堆区开辟内存
示例:¶
int* func()
{
// 利用new关键字,可以将数据开辟到堆区
// 指针本质上也是局部变量,存储在栈上;但此处指针指向的数据是放在堆区的
int* a = new int(10);
return a;
}
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印结果:¶
总结¶
- 栈区数据由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量等
- 堆区数据由程序员管理开辟和释放,如可以利用new关键字进行开辟内存
1.3 new操作符¶
-
C++中利用
new
操作符在堆区开辟数据 -
堆区开辟的数据,由程序员手动开辟,手动释放,释放利用操作符
new
- 语法:
new 数据类型
- 利用new创建的数据,会返回该数据对应的类型的指针
示例1: 基本语法¶
int* func()
{
int* a = new int(10);
return a;
}
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
//利用delete释放堆区数据
delete p;
//cout << *p << endl; //报错,释放的空间不可访问
system("pause");
return 0;
}
示例2:开辟数组¶
//堆区开辟数组
int main() {
int* arr = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
//释放数组 delete 后加 []
delete[] arr;
system("pause");
return 0;
}
2 引用¶
2.1 引用的基本使用¶
在C++中,引用是对象或变量的别名。可以使用引用来访问或修改原始对象或变量的值,就好像它们是同一对象或变量一样。引用提供了一种更简单、更方便的方式来传递变量或对象,特别适用于函数参数传递和返回值。
-
**作用: ** 给变量起别名
-
语法:
数据类型 &别名 = 原名
示例:¶
int main() {
int a = 10;
int &b = a;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
b = 100;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
输出结果:¶
2.2 引用注意事项¶
- 引用必须初始化
- 引用在初始化后,不可以改变
2.3 引用做函数参数¶
通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单。
-
作用: 函数传参时,可以利用引用的技术让形参修饰实参
-
优点: 可以简化指针修改实参
示例:¶
//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
mySwap01(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap02(&a, &b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
mySwap03(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
2.4 引用做函数返回值¶
-
作用 :引用是可以作为函数的返回值存在的
-
注意 : 不要返回局部变量引用 - 用法 :如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为 左值 ##### 示例:
// 返回局部变量引用
int& test01() {
int a = 10; // 局部变量
return a;
}
//返回静态变量引用
int& test02() {
static int a = 20; // 静态变量,存放在全局区,全局区上的数据在程序结束后系统释放
return a;
}
int main() {
// 不能返回局部变量的引用
int& ref = test01();
cout << "ref = " << ref << endl; //第一次结果正确,是因为编译器做了保留
cout << "ref = " << ref << endl; //第二次结果错误,因为a的内存已经释放
// 如果函数做左值,那么必须返回引用
int& ref2 = test02();
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
test02() = 1000; // 如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
system("pause");
return 0;
}
2.5 引用的本质 引用的本质在c++内部实现是一个指针常量。 - 指针常量:指针的指向地址不可以修改;指向地址所存储的值可以修改。¶
- C++推荐用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但是所有的指针操作编译器都帮我们做了。
讲解示例:¶
//发现是引用,转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
ref = 100; // ref是引用,转换为*ref = 100
}
int main(){
int a = 10;
//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改
int& ref = a;
ref = 20; //内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;
cout << "a:" << a << endl;
cout << "ref:" << ref << endl;
func(a);
return 0;
}
2.6 常量引用¶
-
常量引用主要用来修饰形参,防止误操作
-
使用 :在函数形参列表中,可以加
const
修饰形参,防止形参改变实参 -
其他用处:引用赋值需要一个合法的内存空间,如下
int& ref = 10; 引用本身需要一个合法的内存空间,因此这行错误
//加入const就可以了,编译器优化代码,int temp = 10; const int& ref = temp;
const int& ref = 10;
示例:¶
//引用使用的场景,通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
//v += 10;
cout << v << endl;
}
int main() {
//ref = 100; //加入const后不可以修改变量
cout << ref << endl;
//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
int a = 10;
showValue(a);
system("pause");
return 0;
}
3 函数提高¶
3.1 函数默认参数¶
在C++中,函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。
- 语法 :
返回值类型 函数名 (参数= 默认值){}
- 注意事项 :
- 如果某个位置参数有默认值,那么从这个位置往后,从左向右,必须都要有默认值
- 如果函数声明有默认值,函数实现的时候就不能有默认参数;反之亦然。即函数实现和声明只能有一者有默认值。
示例:¶
int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
return a + b + c;
}
//1. 如果某个位置参数有默认值,那么从这个位置往后,从左向右,必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值,函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
cout << "ret = " << func(100) << endl;
system("pause");
return 0;
}
3.2 函数占位参数¶
C++中函数的形参列表里可以有占位参数,用来做占位,调用函数时必须填补该位置。
- 语法:
返回值类型 函数名 (数据类型){}
示例:¶
//函数占位参数 ,占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
cout << "this is func" << endl;
}
int main() {
func(10,10); //占位参数必须填补
system("pause");
return 0;
}
3.3 函数重载¶
3.3.1 函数重载概述¶
-
作用: 函数名可以相同,提高复用性
-
函数重载满足条件: * 同一个作用域下
-
函数名称相同
-
函数参数 类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同 - 注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件
示例:¶
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
cout << "func 的调用!" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "func (int a) 的调用!" << endl;
}
void func(double a)
{
cout << "func (double a)的调用!" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
cout << "func (int a ,double b) 的调用!" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
cout << "func (double a ,int b)的调用!" << endl;
}
//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
// cout << "func (double a ,int b)的调用!" << endl;
//}
int main() {
func();
func(10);
func(3.14);
func(10,3.14);
func(3.14 , 10);
system("pause");
return 0;
}
3.3.2 函数重载注意事项¶
- 引用作为重载条件,常量引用与引用符合重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数,可能会有二义性
示例:¶
//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件
void func(int &a)
{
cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}
void func(const int &a)
{
cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}
//2、函数重载碰到函数默认参数
void func2(int a, int b = 10)
{
cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}
void func2(int a)
{
cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}
int main() {
int a = 10;
func(a); //调用无const
func(10);//调用有const
//func2(10); //碰到默认参数产生歧义,需要避免
system("pause");
return 0;
}
4 类和对象¶
C++面向对象的三大特性为: 封装、继承、多态 。
C++认为 万事万物都皆为对象 ,对象上有其 属性 和 行为 。 例如: 人可以作为对象,属性有姓名、年龄、身高、体重...,行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌...
车也可以作为对象,属性有轮胎、方向盘、车灯...,行为有载人、放音乐、放空调...
具有相同性质的 对象 ,我们可以抽象称为 类 ,人属于人类,车属于车类。
4.1 封装¶
4.1.1 封装的意义¶
封装是C++面向对象三大特性之一
封装的意义:
- 将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物
- 将属性和行为加以权限控制
封装意义一¶
在设计类的时候,属性和行为写在一起,表现事物 语法: class 类名{ 访问权限: 属性 / 行为 };
示例1: 设计一个圆类,求圆的周长 示例代码: ```C++
//圆周率
const double PI = 3.14;
//1、封装的意义 //将属性和行为作为一个整体,用来表现生活中的事物
//封装一个圆类,求圆的周长 //class代表设计一个类,后面跟着的是类名 class Circle { public: //访问权限 公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
//获取到圆的周长
double calculateZC()
{
//2 * pi * r
//获取圆的周长
return 2 * PI * m_r;
}
};
int main() {
//通过圆类,创建圆的对象
// c1就是一个具体的圆
Circle c1;
c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作
//2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为: " << c1.calculateZC() << endl;
system("pause");
return 0;
}
**示例2:** 设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号 **示例2代码:**
C++
//学生类
class Student {
public:
void setName(string name) {
m_name = name;
}
void setID(int id) {
m_id = id;
}
void showStudent() {
cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
}
public: string m_name; int m_id; };
int main() {
Student stu;
stu.setName("德玛西亚");
stu.setID(250);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
##### 封装意义二:
类在设计时,可以把属性和行为放在不同的权限下,加以控制
访问权限有三种:
1. public 公共权限 类内可以访问 类外可以访问
2. protected 保护权限 类内可以访问 类外不可以访问 子类可以访问父类的保护内容
3. private 私有权限 类内可以访问 类外不可以访问 子类不可以访问父类的私有内容 **示例:** ```C++
//三种权限
//公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 protected 类内可以访问 类外不可以访问
//私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问
class Person
{
//姓名 公共权限
public:
string m_Name;
//汽车 保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码 私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func()
{
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
system("pause");
return 0;
}
4.1.2 struct和class区别¶
在C++中 struct和class唯一的 区别 就在于 默认的访问权限不同 区别:
- struct 默认权限为公共 public
- class 默认权限为私有 private
示例:¶
class C1
{
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2
{
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误,访问权限是私有
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确,访问权限是公共
system("pause");
return 0;
}
4.1.3 成员属性设置为私有 优点1: 将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限 优点2: 对于写权限,我们可以检测数据的有效性¶
示例:¶
class Person {
public:
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName()
{
return m_Name;
}
//获取年龄
int getAge() {
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精!" << endl;
return;
}
m_Age = age;
}
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name; //可读可写 姓名
int m_Age; //只读 年龄
string m_Lover; //只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名: " << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄: " << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("苍井");
//cout << "情人: " << p.m_Lover << endl; //只写属性,不可以读取
system("pause");
return 0;
}
4.2 对象的初始化和清理¶
生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置,在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全。C++中的面向对象来源于生活,每个对象也都会有 初始设置 以及 对象销毁前的清理数据 的设置。这就对应了构造函数和析构函数。
4.2.1 构造函数和析构函数¶
对象的 初始化和清理 也是两个非常重要的安全问题:
- 一个对象或者变量没有初始状态,对其使用后果是未知
- 同样的使用完一个对象或变量,没有及时清理,也会造成一定的安全问题
c++利用了 构造函数 和 析构函数 解决上述问题,这两个函数将会被编译器自动调用,完成对象初始化和清理工作。值得注意的是:
- 对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情,因此如果 我们不提供构造和析构,编译器会提供 - 编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。 ##### 构造函数
主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值,构造函数由编译器自动调用,无须手动调用。 构造函数语法: 类名(){}
- 构造函数,没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同
- 构造函数可以有参数,因此可以发生重载
- 程序在调用对象时候会自动调用构造,无须手动调用,而且只会调用一次
析构函数¶
主要作用在于对象 销毁前 系统自动调用,执行一些清理工作。 析构函数语法: ~类名(){}
- 析构函数,没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
- 析构函数 不可以有参数,因此不可以发生重载 4. 程序在对象销毁前会自动调用析构,无须手动调用,而且只会调用一次
class Person
{
public:
//构造函数
Person()
{
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
Person p;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2.2 构造函数的分类及调用¶
两种分类方式:¶
-
按参数分为: 无参构造(默认)和有参构造
-
按类型分为: 普通构造和拷贝构造
三种调用方式:¶
- 括号法
- 显示法
Person p = Person(10);
Person(10); //这是一个“匿名对象”。特点:当前行执行结束后,系统会立即回收匿名对象。
Person(p); //注意,不要利用拷贝构造函数初始化匿名对像,因为编译器会认为是 Person (p); 为 Person p; 导致变量重复声明。
- 隐式转换法
示例:¶
//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造 无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造
class Person {
public:
//无参(默认)构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1 括号法,常用
Person p1(10);
//注意1:调用无参构造函数不能加括号,如果加了编译器认为这是一个函数声明
//Person p2();
//2.2 显式法
Person p2 = Person(10);
Person p3 = Person(p2);
//Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后,马上析构
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10);
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);
//注意2:不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
4.2.3 拷贝构造函数调用时机¶
C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况
- 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
- 值传递的方式给函数参数传值
- 以值方式返回局部对象
示例:¶
class Person {
public:
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数,赋值操作
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << (int *)&p1 << endl;
return p1;
}
void test03()
{
Person p = doWork2();
cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
4.2.4 构造函数调用规则¶
默认情况下,c++编译器至少给一个类添加3个函数
1.默认构造函数:无参,函数体为空
2.默认析构函数:无参,函数体为空
3.默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
构造函数调用规则如下:
-
如果用户定义有参构造函数,c++ 不会再提供默认无参构造 ,但是会提供默认拷贝构造
-
如果用户定义拷贝构造函数,c++不会再提供其他构造函数
示例:¶
class Person {
public:
//无参(默认)构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造,编译器会自动添加拷贝构造,并且做浅拷贝操作
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为: " << p2.age << endl;
}
void test02()
{
//如果用户提供有参构造,编译器不会提供默认构造,会提供拷贝构造
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造,会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造,编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造,编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造,会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参,会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2.5 深拷贝与浅拷贝¶
深浅拷贝是面试经典问题,也是常见的一个坑 浅拷贝 :简单的赋值拷贝操作 深拷贝 :在堆区重新申请空间,进行拷贝操作
- 举个例子:类的默认拷贝构造函数中是浅拷贝,如有对象b是对象a的浅拷贝,且a中包含堆中的空间,在两个对象被释放时,析构函数中会释放堆中的空间,而出现同一块空间被重复释放的问题,如下图所示:
解决方法就是在自定义拷贝构造函数,进行深拷贝,即程序员新申请一块内存用来拷贝堆中的内容,如下图所示:
总结 :如果属性有在 堆区 开辟的,一定要 自己提供拷贝构造函数 ,防止浅拷贝带来的问题。
示例:¶
class Person {
public:
//无参(默认)构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age ,int height) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
m_age = age;
m_height = new int(height);
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存,会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
m_height = new int(*p.m_height);
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height;
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18, 180);
Person p2(p1);
cout << "p1的年龄: " << p1.m_age << " 身高: " << *p1.m_height << endl;
cout << "p2的年龄: " << p2.m_age << " 身高: " << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2.6 初始化列表 作用: C++提供了初始化列表语法,用来初始化属性 语法: 构造函数():属性1(值1),属性2(值2)... {}
¶
示例:¶
class Person {
public:
////传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA:" << m_A << endl;
cout << "mB:" << m_B << endl;
cout << "mC:" << m_C << endl;
}
private:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("pause");
return 0;
}
4.2.7 类对象作为类成员¶
C++类中的成员可以是另一个类的对象,我们称该成员为 对象成员。
例如:
B类中有对象A作为成员,A为对象成员。
那么当创建B对象时, A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后 ?
- 当类中成员是其他类对象时,我们称该成员为对象成员
- 构造的顺序是:先调用对象成员的构造,再调用本类构造
- 析构顺序与构造相反,即先调用本类的析构,再调用对象成员析构
示例:¶
class Phone
{
public:
Phone(string name)
{
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造" << endl;
}
~Phone()
{
cout << "Phone析构" << endl;
}
string m_PhoneName;
};
class Person
{
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person析构" << endl;
}
void playGame()
{
cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
}
string m_Name;
Phone m_Phone;
};
void test01()
{
//当类中成员是其他类对象时,我们称该成员为 对象成员
//构造的顺序是 :先调用对象成员的构造,再调用本类构造
//析构顺序与构造相反
Person p("张三" , "苹果X");
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2.8 静态成员¶
静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static,称为静态成员。
静态成员分为:
-
静态成员变量
-
在编译阶段分配内存
-
类内声明,类外初始化
-
所有对象 共享同一份数据
- 因此,静态成员变量有两种访问方式:
-
静态成员函数
-
静态成员函数只能访问静态成员变量
- 所有对象共享同一个函数
- 因此,与静态成员变量类似,静态成员变量也可通过类名进行访问
示例1 :静态成员变量¶
class Person
{
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点:
//1 在编译阶段分配内存
//2 类内声明,类外初始化
//3 所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
示例2:静态成员函数¶
class Person
{
public:
//静态成员函数特点:
//1 程序共享一个函数
//2 静态成员函数只能访问静态成员变量
static void func()
{
cout << "func调用" << endl;
m_A = 100;
//m_B = 100; //错误,不可以访问非静态成员变量
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2()
{
cout << "func2调用" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
p1.func();
//2、通过类名
Person::func();
//Person::func2(); //私有权限访问不到
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.3 C++对象模型和this指针¶
4.3.1 成员变量和成员函数分开存储¶
在C++中,类内的 成员变量和成员函数分开存储 ,且 只有非静态成员变量才属于类的对象 上。
- 特殊情况:空对象占用内存空间为 1 字节(为了区分空对象占内存的位置,因此每个空对象都有一个独一无二的内存地址)
示例:¶
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
//非静态成员变量占对象空间
int mA;
//静态成员变量不占对象空间
static int mB;
//函数也不占对象空间,所有函数共享一个函数实例
void func() {
cout << "mA:" << this->mA << endl;
}
//静态成员函数也不占对象空间
static void sfunc() {
}
};
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
4.3.2 this指针概念¶
通过4.3.1我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的,每一个非静态成员函数 只会诞生一份函数实例,也就是说多个同类型的对象会共用一块代码 。
那么问题是:这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢?
- c++通过提供特殊的对象指针,this指针,解决上述问题。 this指针指向被调用的成员函数所属的对象 - this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针
-
this指针不需要定义,直接使用即可 this指针的用途 :
-
当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分
- 在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用return *this
示例:¶
class Person
{
public:
Person(int age)
{
//1、当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分
this->age = age;
}
Person& PersonAddPerson(Person p)
{
this->age += p.age;
//返回对象本身
return *this;
}
int age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.3.3 空指针访问成员函数¶
C++中空指针也是可以调用成员函数的,但是也要注意有没有用到this指针。如果用到this指针,需要加以判断保证代码的健壮性。
示例:¶
//空指针访问成员函数
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "我是Person类!" << endl;
}
void ShowPerson() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << mAge << endl;
}
public:
int mAge;
};
void test01()
{
Person * p = NULL;
p->ShowClassName(); //空指针,可以调用成员函数
p->ShowPerson(); //但是如果成员函数中用到了this指针,就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.3.4 const 修饰成员函数 常函数 :¶
- 成员函数后加
const
后我们称为这个函数为 常函数 > 解释:this指针的本质是指针常量,即指针的指向是不可以修改的。而成员函数后加const
,这个const
修饰的是this指针的指向,使得指针指向的值也不能修改。
-
常函数内不可以修改成员属性
-
成员属性声明时加关键字
mutable
后,在常函数中依然可以修改 常对象 : -
声明对象前加
const
称该对象为常对象 - 常对象只能调用常函数 ##### 示例:
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量,指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改,需要声明常函数
void ShowPerson() const {
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数,表示指针指向的内存空间的数据不能修改,除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() const {
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改 可变的
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量
//常对象访问成员函数
person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4 友元¶
生活中你的家有客厅(Public),有你的卧室(Private)。客厅所有来的客人都可以进去,但是你的卧室是私有的,也就是说只有你能进去。但是呢,你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。
在程序里, 有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问,就需要用到友元的技术 。
-
友元的目的就是让一个函数或者类访问另一个类中私有成员。
-
友元的关键字为
friend
友元的三种实现 * 全局函数做友元 - 类做友元
- 成员函数做友元
4.4.1 全局函数做友元¶
class Building
{
//告诉编译器 goodGay全局函数 是 Building类的好朋友,可以访问类中的私有内容
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom; //卧室
};
void goodGay(Building * building)
{
cout << "好基友正在访问: " << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问: " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
Building b;
goodGay(&b);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2 类做友元¶
class Building;
class goodGay
{
public:
goodGay();
void visit();
private:
Building *building;
};
class Building
{
//告诉编译器 goodGay类是Building类的好朋友,可以访问到Building类中私有内容
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
building = new Building;
}
void goodGay::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3 成员函数做友元¶
class Building;
class goodGay
{
public:
goodGay();
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友,可以发访问Building中私有内容
void visit2();
private:
Building *building;
};
class Building
{
//告诉编译器 goodGay类中的visit成员函数 是Building好朋友,可以访问私有内容
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
building = new Building;
}
void goodGay::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.5 运算符重载¶
运算符重载概念:对已有的运算符重新进行定义,赋予其另一种功能,以适应不同的数据类型。
- 对于内置数据类型,编译器知道如何进行运算,例如:
- 对于自定义的数据类型,如类,则需要自定义运算符:
-
注意事项 :
-
全局重载与局部重载的本质:
-
对于内置的数据类型的表达式的的运算符是不可能改变的
-
不要滥用运算符重载
4.5.1 加号运算符重载¶
作用:实现两个自定义数据类型相加的运算。
示例:¶
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数实现 + 号运算符重载
Person operator+(const Person& p) {
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
// Person temp(0, 0);
// temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
// temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
// return temp;
//}
//运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val)
{
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;
Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
4.5.2 左移运算符重载¶
作用:重载左移运算符 <<
配合友元可以实现 输出(cout)自定义数据类型 。
- 一般不会通过成员函数重载
<<
,因为无法实现cout
在左侧。只能使用全局函数进行重载:
示例:¶
class Person {
friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private:
int m_A;
int m_B;
};
//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
return out;
}
void test() {
Person p1(10, 20);
cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
4.5.3 递增运算符重载¶
作用: 通过重载递增运算符,实现自己的整型数据。
- 注意: 前置递增返回引用,后置递增返回值 - 使用
int
占位参数区分前置和后置递增:
示例:¶
class MyInteger {
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
//前置++
MyInteger& operator++() {
//先++
m_Num++;
//再返回
return *this;
}
//后置++
MyInteger operator++(int) {
//先返回
MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值,然后让本身的值加1,但是返回的是以前的值,达到先返回后++;
m_Num++;
return temp;
}
private:
int m_Num;
};
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
out << myint.m_Num;
return out;
}
//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
}
//后置++ 先返回 再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
4.5.4 赋值运算符重载¶
c++编译器至少给一个类添加4个函数
- 默认构造函数(无参,函数体为空)
- 默认析构函数(无参,函数体为空)
- 默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
- 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝(浅拷贝)
如果类中有属性指向堆区,做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题。此时就需要通过重载赋值运算符 =
进行解决。
示例:¶
class Person
{
public:
Person(int age)
{
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
//重载赋值运算符
Person& operator=(Person &p)
{
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
//编译器提供的代码是浅拷贝
//m_Age = p.m_Age;
//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
m_Age = new int(*p.m_Age);
//返回自身
return *this;
}
~Person()
{
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
//年龄的指针
int *m_Age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
Person p2(20);
Person p3(30);
p3 = p2 = p1; //赋值操作
cout << "p1的年龄为:" << *p1.m_Age << endl;
cout << "p2的年龄为:" << *p2.m_Age << endl;
cout << "p3的年龄为:" << *p3.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
//int a = 10;
//int b = 20;
//int c = 30;
//c = b = a;
//cout << "a = " << a << endl;
//cout << "b = " << b << endl;
//cout << "c = " << c << endl;
system("pause");
return 0;
}
4.5.5 关系运算符重载 作用: 重载关系运算符,可以让两个自定义类型对象进行对比操作。¶
示例:¶
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01()
{
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b)
{
cout << "a和b相等" << endl;
}
else
{
cout << "a和b不相等" << endl;
}
if (a != b)
{
cout << "a和b不相等" << endl;
}
else
{
cout << "a和b相等" << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.5.6 函数调用运算符重载¶
- 函数调用运算符
()
也可以重载 - 由于重载后使用的方式非常像函数的调用,因此称为仿函数
- 仿函数没有固定写法,非常灵活
示例:¶
class MyPrint
{
public:
void operator()(string text)
{
cout << text << endl;
}
};
void test01()
{
//重载的()操作符 也称为仿函数
MyPrint myFunc;
myFunc("hello world");
}
class MyAdd
{
public:
int operator()(int v1, int v2)
{
return v1 + v2;
}
};
void test02()
{
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;
//匿名对象调用
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
4.6 继承 继承是面向对象三大特性之一 有些类与类之间存在特殊的关系,例如下图中:¶
我们发现,定义这些类时,下级别的成员除了拥有上一级的共性,还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术,减少重复代码。
4.6.1 继承的基本语法¶
例如我们看到很多网站中,都有公共的头部,公共的底部,甚至公共的左侧列表,只有中心内容不同。
接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容,看一下继承存在的意义以及好处。
继承的好处: 可以减少重复的代码 - class A : public B; - A 类称为子类 或 派生类 - B 类称为父类 或 基类 派生类中的成员,包含两大部分 :
- 一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员。
- 从基类继承过过来的表现其共性,而新增的成员体现了其个性。
普通实现:¶
//Java页面
class Java
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
继承实现:¶
//公共页面
class BasePage
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
};
//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.6.2 继承方式¶
继承的语法:class 子类 : 继承方式 父类
继承方式一共有三种: * 公共继承;保护继承;私有继承
示例:¶
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问 public权限
m_B; //可访问 protected权限
//m_C; //不可访问
}
};
void myClass()
{
Son1 s1;
s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
}
//保护继承
class Base2
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问 protected权限
m_B; //可访问 protected权限
//m_C; //不可访问
}
};
void myClass2()
{
Son2 s;
//s.m_A; //不可访问
}
//私有继承
class Base3
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问 private权限
m_B; //可访问 private权限
//m_C; //不可访问
}
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
void func()
{
//Son3是私有继承,所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;
//m_B;
//m_C;
}
};
4.6.3 继承中的对象模型 问题: 从父类继承过来的成员,哪些属于子类对象中?¶
- 父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
- 父类中 私有成员属性 是被编译器给隐藏了,因此是访问不到,但是确实 被继承 下去了
示例:¶
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C; //私有成员只是被隐藏了,但是还是会继承下去
};
//公共继承
class Son :public Base
{
public:
int m_D;
};
void test01()
{
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看:¶
打开工具窗口后,定位到当前CPP文件的盘符,然后输入:cl /d1 reportgingleClassLayout[查看的类名] [所属文件名]
效果如下图:
4.6.4 继承中构造和析构顺序¶
子类继承父类后,当创建子类对象,也会调用父类的构造函数。
问题:父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后?
- 构造时,先构造父类,再构造子类;
- 析构时,先析构子类,再析构父类。
示例:¶
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base()
{
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base
{
public:
Son()
{
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son()
{
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01()
{
//继承中 先调用父类构造函数,再调用子类构造函数,析构顺序与构造相反
Son s;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.6.5 继承同名成员处理方式¶
问题:当子类与父类出现同名的成员,如何通过子类对象,访问到子类或父类中同名的数据呢?
- 访问子类同名成员 直接访问即可
- 访问父类同名成员 需要加作用域
总结:
- 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
- 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
- 当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中同名成员函数,加作用域可以访问到父类中同名函数
示例:¶
class Base {
public:
Base()
{
m_A = 100;
}
void func()
{
cout << "Base - func()调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son()
{
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数,需要加父类的作用域
void func()
{
cout << "Son - func()调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01()
{
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
s.func();
s.Base::func();
s.Base::func(10);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
4.6.6 继承同名静态成员处理方式¶
问题:继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问?
静态成员和非静态成员出现同名,处理方式一致
- 访问子类同名成员 直接访问即可
-
访问父类同名成员 需要加作用域 示例: ```C++ class Base { public: static void func() { cout << "Base - static void func()" << endl; } static void func(int a) { cout << "Base - static void func(int a)" << endl; }
static int m_A; };
int Base::m_A = 100;
class Son : public Base { public: static void func() { cout << "Son - static void func()" << endl; } static int m_A; };
int Son::m_A = 200;
//同名成员属性 void test01() { //通过对象访问 cout << "通过对象访问: " << endl; Son s; cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl; cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//通过类名访问
cout << "通过类名访问: " << endl;
cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数 void test02() { //通过对象访问 cout << "通过对象访问: " << endl; Son s; s.func(); s.Base::func();
cout << "通过类名访问: " << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名,子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数,需要加作作用域访问
Son::Base::func(100);
} int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
} ```
4.6.7 多继承语法¶
C++允许 一个类继承多个类 。
- 语法:class 子类 :继承方式 父类1 , 继承方式 父类2...
- 注意:多继承可能会引发父类中有同名成员出现,需要加作用域区分
- C++实际开发中不建议用多继承 。
示例:¶
C++
class Base1 {
public:
Base1()
{
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2()
{
m_A = 200; //开始是m_B 不会出问题,但是改为mA就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法:class 子类:继承方式 父类1 ,继承方式 父类2
class Son : public Base2, public Base1
{
public:
Son()
{
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
cout << s.Base1::m_A << endl;
cout << s.Base2::m_A << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.6.8 菱形继承 菱形继承概念: - 两个派生类继承同一个基类¶
- 又有某个类同时继承者两个派生类
- 这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承 典型的菱形继承案例: 菱形继承问题: 1. 羊继承了动物的数据,驼同样继承了动物的数据,当草泥马使用数据时,就会产生二义性。
-
草泥马继承自动物的数据继承了两份,其实我们应该清楚,这份数据我们只需要一份就可以。 总结 :
-
菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据,导致资源浪费以及毫无意义
-
利用 虚继承 可以解决菱形继承问题
示例:¶
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//继承前加virtual关键字后,变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
void test01()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7 多态¶
4.7.1 多态的基本概念 多态是C++面向对象三大特性之一 多态分为两类¶
- 静态多态:函数重载 和 运算符重载属于静态多态,复用函数名
- 动态多态:派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态区别:
- 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
- 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
总结:
-
多态满足条件
-
有继承关系
-
子类重写父类中的虚函数
-
多态使用条件
- 父类指针或引用指向子类对象 重写 :函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写。 动态多态的原理 :虚函数指针与虚函数表
父类 vfptr 与 vftable | 子类(未重写虚函数) | 子类(重写虚函数) |
示例:¶
class Animal
{
public:
//Speak函数就是虚函数
//函数前面加上virtual关键字,变成虚函数,那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
virtual void speak()
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
class Cat :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小猫在说话" << endl;
}
};
class Dog :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小狗在说话" << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象,那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定,那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定,就是动态联编
void DoSpeak(Animal & animal)
{
animal.speak();
}
//
//多态满足条件:
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用:
//父类指针或引用指向子类对象
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
Dog dog;
DoSpeak(dog);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.2 多态案例一-计算器类 案例描述 :分别利用普通写法和多态技术,设计实现两个操作数进行运算的计算器类。¶
多态的优点:
- 代码组织结构清晰
- 可读性强
- 利于前期和后期的扩展以及维护 开闭原则 :对扩展进行开放,对修改进行关闭。
示例:¶
//普通实现
class Calculator {
public:
int getResult(string oper)
{
if (oper == "+") {
return m_Num1 + m_Num2;
}
else if (oper == "-") {
return m_Num1 - m_Num2;
}
else if (oper == "*") {
return m_Num1 * m_Num2;
}
//如果要提供新的运算,需要修改源码
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01()
{
//普通实现测试
Calculator c;
c.m_Num1 = 10;
c.m_Num2 = 10;
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点:代码组织结构清晰,可读性强,利于前期和后期的扩展以及维护
class AbstractCalculator
{
public :
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02()
{
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc; //用完了记得销毁
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
4.7.3 纯虚函数和抽象类¶
在多态中,通常父类中虚函数的实现是毫无意义的,主要都是调用子类重写的内容。因此可以将虚函数改为 纯虚函数 。
纯虚函数语法:virtual 返回值类型 函数名 (参数列表)= 0 ;
当类中 有了 纯虚函数,这个类也称为 抽象类 。(只要有一个纯虚函数,就变成了抽象类。) 抽象类特点 :
- 无法实例化对象
- 子类必须重写抽象类中的纯虚函数,否则也属于抽象类
示例:¶
class Base
{
public:
//纯虚函数
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类无法实例化对象
//子类必须重写父类中的纯虚函数,否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{
public:
virtual void func()
{
cout << "func调用" << endl;
};
};
void test01()
{
Base * base = NULL;
//base = new Base; // 错误,抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4 多态案例二-制作饮品 案例描述: 制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料。¶
利用多态技术实现本案例,提供抽象制作饮品基类,提供子类制作咖啡和茶叶。
示例:¶
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
drink->MakeDrink();
delete drink;
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.5 虚析构和纯虚析构¶
多态使用时,如果子类中有属性开辟到堆区,那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码。
解决方式:将父类中的析构函数改为 虚析构 或者 纯虚析构 。
虚析构和纯虚析构共性:
- 可以解决父类指针释放子类对象
-
都需要有具体的函数实现 虚析构和纯虚析构区别:
-
如果是纯虚析构,该类属于抽象类,无法实例化对象
虚析构语法:virtual ~类名(){}
纯虚析构语法:
virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
总结:
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
1. 如果子类中没有堆区数据,可以不写为虚析构或纯虚析构
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
4. 纯虚函数与纯虚构函数的区别:纯虚构函数需要有实现,纯虚函数不需要
示例:¶
class Animal {
public:
Animal()
{
cout << "Animal 构造函数调用!" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;
//析构函数加上virtual关键字,变成虚析构函数
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal虚析构函数调用!" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal()
{
cout << "Animal 纯虚析构函数调用!" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样,包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name)
{
cout << "Cat构造函数调用!" << endl;
m_Name = new string(name);
}
virtual void Speak()
{
cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
}
~Cat()
{
cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
if (this->m_Name != NULL) {
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放,会导致子类对象可能清理不干净,造成内存泄漏
//怎么解决?给基类增加一个虚析构函数
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6 多态案例三-电脑组装 案例描述: 电脑主要组成部件为 CPU(用于计算),显卡(用于显示),内存条(用于存储)。¶
将每个零件封装出抽象基类,并且提供不同的厂商生产不同的零件,例如Intel厂商和Lenovo厂商。
创建电脑类提供让电脑工作的函数,并且调用每个零件工作的接口
测试时组装三台不同的电脑进行工作。
示例:¶
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
//抽象的显示函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory
{
public:
//抽象的存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem)
{
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数
void work()
{
//让零件工作起来,调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件
~Computer()
{
//释放CPU零件
if (m_cpu != NULL)
{
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
//释放显卡零件
if (m_vc != NULL)
{
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
//释放内存条零件
if (m_mem != NULL)
{
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard * m_vc; //显卡零件指针
Memory * m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Intel的CPU开始计算了!" << endl;
}
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Intel的显卡开始显示了!" << endl;
}
};
class IntelMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Intel的内存条开始存储了!" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Lenovo的CPU开始计算了!" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Lenovo的显卡开始显示了!" << endl;
}
};
class LenovoMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Lenovo的内存条开始存储了!" << endl;
}
};
void test01()
{
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作:" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作:" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作:" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
5 文件操作¶
程序运行时产生的数据都属于临时数据,程序一旦运行结束都会被释放。
通过 文件可以将数据持久化 。
C++中对文件操作需要包含头文件
文件类型分为两种:
- 文本文件 - 文件以文本的 ASCII码 形式存储在计算机中
- 二进制文件 - 文件以文本的 二进制 形式存储在计算机中,用户一般不能直接读懂它们
操作文件的三大类:
- ofstream:写操作
- ifstream: 读操作
- fstream : 读写操作
5.1文本文件¶
5.1.1写文件¶
写文件步骤如下:
- 包含头文件
#include <fstream>
- 创建流对象
ofstream ofs;
- 打开文件
ofs.open("文件路径",打开方式);
- 写数据
ofs << "写入的数据";
- 关闭文件
ofs.close();
文件打开方式:
打开方式 | 解释 |
---|---|
ios::in | 为读文件而打开文件 |
ios::out | 为写文件而打开文件 |
ios::ate | 初始位置:文件尾 |
ios::app | 追加方式写文件 |
ios::trunc | 如果文件存在先删除,再创建 |
ios::binary | 二进制方式 |
总结:
- 文件操作必须包含头文件 fstream
- 读文件可以利用 ofstream ,或者fstream类
- 打开文件时候需要指定操作文件的路径,以及打开方式
- 利用<<可以向文件中写数据
- 操作完毕,要关闭文件
示例:¶
#include <fstream>
void test01()
{
ofstream ofs;
ofs.open("test.txt", ios::out);
ofs << "姓名:张三" << endl;
ofs << "性别:男" << endl;
ofs << "年龄:18" << endl;
ofs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
5.1.2读文件¶
读文件与写文件步骤相似,但是读取方式相对于比较多
读文件步骤如下:
- 包含头文件
#include <fstream>
- 创建流对象
ifstream ifs;
- 打开文件并判断文件是否打开成功
ifs.open("文件路径",打开方式);
- 读数据
四种方式读取
- 关闭文件
ifs.close();
总结:
- 读文件可以利用 ifstream ,或者fstream类
- 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
- close 关闭文件
示例:¶
#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
ifstream ifs;
ifs.open("test.txt", ios::in);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
//第一种方式
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs >> buf)
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第二种
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第三种
//string buf;
//while (getline(ifs, buf))
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第四种
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF)
{
cout << c;
}
ifs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
5.2 二进制文件¶
以二进制的方式对文件进行读写操作:
- 打开方式要指定为
ios::binary
。
5.2.1 写文件¶
二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型 :ostream& write(const char * buffer,int len);
参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间;len是读写的字节数。
示例:¶
#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
//二进制文件 写文件
void test01()
{
//1、包含头文件
//2、创建输出流对象
ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
//3、打开文件
//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);
Person p = {"张三" , 18};
//4、写文件
ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));
//5、关闭文件
ofs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
5.2.2 读文件¶
二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read。
函数原型:istream& read(char *buffer,int len);
参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数。
示例:¶
#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
void test01()
{
ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
}
Person p;
ifs.read((char *)&p, sizeof(p));
cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄: " << p.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}