C++
C++核心编程
本阶段主要针对C++==面向对象==编程技术做详细讲解,探讨C++中的核心和精髓。
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:由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
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 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:
全局变量和静态变量存放在此.
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 .
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:
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
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 a = 10 ;
return & a ;
}
int main () {
int * p = func ();
cout << * p << endl ;
cout << * p << endl ;
system ( "pause" );
return 0 ;
}
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 ()
{
int * a = new int ( 10 );
return a ;
}
int main () {
int * p = func ();
cout << * p << endl ;
cout << * p << endl ;
system ( "pause" );
return 0 ;
}
总结:
堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用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 delete
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
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 ;
}
2.2 引用注意事项
示例:
int main () {
int a = 10 ;
int b = 20 ;
//int &c; //错误,引用必须初始化
int & c = a ; //一旦初始化后,就不可以更改
c = b ; //这是赋值操作,不是更改引用
cout << "a = " << a << endl ;
cout << "b = " << b << endl ;
cout << "c = " << c << endl ;
system ( "pause" );
return 0 ;
}
2.3 引用做函数参数
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 ;
}
总结: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
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:函数调用作为左值
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 ;
return a ;
}
int main () {
//不能返回局部变量的引用
int & ref = test01 ();
cout << "ref = " << ref << endl ;
cout << "ref = " << ref << endl ;
//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 ;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl ;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl ;
system ( "pause" );
return 0 ;
}
2.5 引用的本质
本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.
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 ;
}
结论: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
2.6 常量引用
作用: 常量引用主要用来修饰形参,防止误操作
在函数形参列表中,可以加==const修饰形参==,防止形参改变实参
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 () {
//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 ;
//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){}
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){}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大,但是后面的课程中会用到该技术
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
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:
//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:
//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:
public 公共权限
protected 保护权限
private 私有权限
示例:
//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
class 默认权限为私有
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 ;
}
练习案例1:设计立方体类
设计立方体类(Cube)
求出立方体的面积和体积
分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。
练习案例2:点和圆的关系
设计一个圆形类(Circle),和一个点类(Point),计算点和圆的关系。
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。
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。
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。
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。
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
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: 有参构造和无参构造
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
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:
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
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 ;
}
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
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:
class A {}
class B
{
A a ;
}
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?
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
所有对象共享同一份数据
在编译阶段分配内存
类内声明,类外初始化
静态成员函数
所有对象共享同一个函数
静态成员函数只能访问静态成员变量
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
只有非静态成员变量才属于类的对象上
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
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
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
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
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
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 ;
}
总结1: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
总结2:不要滥用运算符重载
4.5.2 左移运算符重载
作用:可以输出自定义数据类型
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 ;
}
总结:重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型
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
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 ;
}
总结: 前置递增返回引用,后置递增返回值
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
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
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
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 ;
}
总结:
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。
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:
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?
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 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名
效果如下图:
结论: 父类中私有成员也是被子类继承下去了,只是由编译器给隐藏后访问不到
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?
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 ;
}
总结: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
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
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 ;
}
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
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:
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 ;
}
总结:同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样,只不过有两种访问的方式(通过对象 和 通过类名)
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...
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:
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 ;
}
总结: 多继承中如果父类中出现了同名情况,子类使用时候要加作用域
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:
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。
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 ;
}
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
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
下面通过案例进行讲解多态
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 ;
}
总结:
多态满足条件
多态使用条件
重写:函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
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
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 ;
}
总结:C++开发提倡利用多态设计程序架构,因为多态优点很多
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==
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:
虚析构语法:
virtual ~类名(){}
纯虚析构语法:
virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
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 ;
}
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
2. 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
4.7.6 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 < fstream >
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
注意: 文件打开方式可以配合使用,利用|操作符
例如: 用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out
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 ;
}
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
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();
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;
//}
char c ;
while (( c = ifs . get ()) != EOF )
{
cout << c ;
}
ifs . close ();
}
int main () {
test01 ();
system ( "pause" );
return 0 ;
}
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
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 ;
}
总结:
文件输出流对象 可以通过write函数,以二进制方式写数据
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 ;
}
文件输入流对象 可以通过read函数,以二进制方式读数据