C++| 匠心之作从0到1入门学编程【视频+课件+笔记+源码】

1、内存分区模型

2、引用

3、函数提高

4、类和对象

4.1、封装

4.1.1、封装的意义

——实例1：设计圆类

——实例2：设计学生类

——实例3：三种访问权限

4.1.2、struct和class区别

4.1.3、成员属性设置为私有

——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类

——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系

4.2、对象的初始化和清理

4.2.1、构造函数和析构函数

4.2.2、构造函数的分类及调用

4.2.3、拷贝构造函数调用时机

4.2.4、构造函数调用规则

4.2.5、深拷贝与浅拷贝

4.2.6、初始化列表

4.2.7、类对象作为类成员

4.2.8、静态成员

——示例1：静态成员变量

——示例2：静态成员函数

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

4.3.2、this指针概念

4.3.3、空指针访问成员函数

4.3.4、const修饰成员函数

4.4、友元

4.4.1、全局函数做友元

4.4.2、类做友元

4.4.3、成员函数做友元

4.5、运算符重载

4.5.1、加号运算符重载

4.5.2、左移运算符重载

4.5.3、递增运算符重载

4.5.4、赋值运算符重载

4.5.5、关系运算符重载

4.5.6、函数调用运算符重载

4.6、继承

4.6.1、继承的基本语法

4.6.2、继承方式

4.6.3、继承中的对象模型

4.6.4、继承中构造和析构顺序

4.6.5、继承同名成员处理方式

4.6.6、继承同名静态成员处理方式

4.6.7、多继承语法

4.6.8、菱形继承

4.7、多态

4.7.1、多态的基本概念

4.7.2、多态案例1-计算器类

4.7.3、纯虚函数和抽象类

4.7.4、多态案例2-制作饮品

4.7.5、虚析构和纯虚析构

4.7.6、多态案例3-电脑组装

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

2、引用

3、函数提高

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 };

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。

——实例1：设计圆类

#include <iostream>//示例1：设计一个圆类，求圆的周长。
using namespace std;const double PI = 3.14;//圆周率// 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。//封装设计一个圆类，求圆的周长。圆求周长的公式：2* PI*半径
//class代表设计一个类，类后面跟着的就是类名称
class Circle {
public: //访问权限：公共的权限//属性int m_r;//半径//行为double calculateZC() {//获取到圆的周长return 2 * PI * m_r;// 2 * pi  * r，获取圆的周长}
};int main() {//通过圆类，创建具体的圆(对象)，实例化(通过一个类创建一个对象的过程)Circle c1;//c1就是一个具体的圆c1.m_r = 10;//给圆对象的半径属性进行赋值操作// 2 * pi * 10 = = 62.8cout << "圆的周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//圆的周长为：62.8system("pause");return 0;
}

——实例2：设计学生类

#include <iostream>//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。
#include <string>
using namespace std;class Student {//学生类
public://公共权限//类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。//“属性”别名：成员属性、成员变量//“行为”别名：成员函数、成员方法//属性string m_name;//姓名int m_id;//学号//行为void setName(string name) {//给姓名赋值m_name = name;}void setID(int id) {//给学号赋值m_id = id;}void showStudent() {//显示姓名与学号cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl;}
// public:
//     string m_name;
//     int m_id;
};int main() {Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象//给s1对象进行属性赋值操作s1.m_name = "张三";s1.setName("zs");s1.m_id = 1;s1.showStudent();Student stu;stu.setName("德玛西亚");stu.setID(250);stu.showStudent();system("pause");return 0;
}

——实例3：三种访问权限

#include <iostream>//示例3：三种访问权限
using namespace std;//三种访问权限
//1、公共权限 public    成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private   成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容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;//实例化具体对象p.m_Name = "李四";//p.m_Car = "奔驰";   //保护权限内容，类外访问不到//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到p.func();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。

#include <iostream>
using namespace std;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() {//struct和class区别//struct默认权限是公共public//class默认权限是私有privateC1 c1;c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问C2 c2;c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性class Person {//设计类：人public://【姓名】//姓名设置可读可写void setName(string name) {m_Name = name;}string getName() {return m_Name;}//【年龄】//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）int getAge() {//m_Age = 0;//初始化为0岁return m_Age;}//设置年龄void setAge(int age) {if (age < 0 || age > 150) {cout << "你个老妖精！" << endl;m_Age = 0;//强制初始化为0岁return;}m_Age = age;}//【情人】//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("lover");//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取system("pause");return 0;
}

——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类

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。

立方体类设计

#include <iostream>//练习案例1：设计立方体类
#include <string>
using namespace std;//立方体类设计
//1、创建立方体类
//2、设计属性
//3、设计行为，获取立方体面积和体积
//4、分别利用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等//创建立方体类
class Cube {private://属性一般设置为私有，长宽高int m_L;//长int m_W;//宽int m_H;//高public:void setL(int L) {//设置长m_L = L;}int getL() {//获取长return m_L;}void setW(int W) {//设置宽m_W = W;}int getW() {//获取宽return m_W;}void setH(int H) {//设置高m_H = H;}int getH() {//获取高return m_H;}int getS() {//行为1：获取立方体面积return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);}int getV() {//行为2：获取立方体体积return m_L * m_W * m_H;}//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())return true;elsereturn false;}
};//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())return true;return false;
}int main() {//创建一个立方体对象Cube a1;a1.setL(10);a1.setW(10);a1.setH(10);cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;Cube a2;a2.setL(10);a2.setW(10);a2.setH(12);cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;//利用成员函数判断两个立方体是否相等bool flag = a2.isSame01(a1);if (flag)cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;elsecout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;//利用全局函数判断两个立方体是否相等bool ret = isSame02(a1, a2);if (ret)cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;elsecout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;system("pause");return 0;
}

——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系

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。

点和圆关系

#include <iostream>//练习案例2：点和圆的关系案例
#include <string>
using namespace std;class Point {//一个点类（Point）public://设置x坐标void setX(int x) {p_x = x;}//获取x坐标int getX() {return p_x;}//设置y坐标void setY(int y) {p_y = y;}//获取y坐标int getY() {return p_y;}private:int p_x;int p_y;
};class Circle {//设计一个圆类Circlepublic://设置半径Rvoid setR(int r) {R = r;}//获取半径Rint getR() {return R;}//设置圆心void setCenter(Point center) {c_center = center;}//获取圆心Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据return c_center;}private:int R;//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似Point c_center;
};//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {//计算两点之间距离的平方int pDistance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) + (c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());//计算半径的平方int rDistance = c.getR() * c.getR();//判断关系if (pDistance == rDistance){cout << "点在圆上。" << endl;} else if (pDistance > rDistance)cout << "点在圆外。" << endl;elsecout << "点在圆内。" << endl;// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())//     cout << "点在圆上。" << endl;// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())//     cout << "点在圆外。" << endl;// else//     cout << "点在圆内。" << endl;
}int main() {//创建并设置点P1(10,9)Point P1;P1.setX(10);P1.setY(9);//创建并设置点P2-圆心(10,0)Point P2;P2.setX(10);P2.setY(0);//设置圆C1Circle C1;C1.setR(10);C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)isInCircle(C1, P1);//点在圆内。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。

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。

#include <iostream>//对象的初始化和清理
using namespace std;class Person {public://1、构造函数，进行初始化操作//没有返回值，不用写void//函数名与类名相同//构造函教可以有参数，可以发生重载//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次Person() {cout << "Person的构造函数调用。" << endl;}//2、析构函数，进行清理的操作//没有返回值，不用写void//函数名和类名相同在名称前加~//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次~Person() {cout << "Person的析构函数调用。" << endl;}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。void test01() {Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}int main() {test01();Person p;system("pause");return 0;
}

4.2.2、构造函数的分类及调用

两种分类方式：1.按参数分为：有参构造和无参构造；2.按类型分为：普通构造和拷贝构造。

三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。

#include <iostream>//构造函数的分类及调用
using namespace std;//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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 << "Person的无参构造函数调用!" << endl;}//有参构造函数Person(int a) {age = a;cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;}//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中Person(const Person &p) {//引用的方式传参//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上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();//默认构造函数调用Person p2(10);//有参构造函数Person p3(p2);//拷贝构造函数//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;//2.2、显式法Person p4;//默认构造函数调用Person p5 = Person(10);//有参构造函数Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。cout << "aaaaa" << endl;//2.3、隐式转换法Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造//注意事项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。

#include <iostream>
using namespace std;//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。class Person {public:Person() {cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;mAge = 0;}Person(int age) {cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;mAge = age;}Person(const Person& p) {cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;mAge = p.mAge;}//析构函数在释放内存之前调用~Person() {cout << "Person析构函数调用!" << 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Person p1(20);Person p2(p1);cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}//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);//拷贝新数据
}//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：

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。

构造函数调用规则如下：

如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，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。

#include <iostream>
using namespace std;//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {public://无参（默认）构造函数Person() {cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;}//有参构造函数Person(int age) {m_Age = age;cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;}//拷贝构造函数Person(const Person& p) {m_Age = p.m_Age;cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;}//析构函数~Person() {cout << "Person的析构函数调用!" << endl;}public:int m_Age;
};void test01() {// Person p;// p.m_Age = 18;// Person p2(p);// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;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.m_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();test02();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。

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。

深拷贝与浅拷贝

#include <iostream>
using namespace std;class Person {public://无参（默认）构造函数Person() {cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;}//有参构造函数Person(int age ,int height) {cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;m_age = age;m_height = new int(height);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放}//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题  Person(const Person& p) {cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << 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 = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作}//析构函数~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作if (m_height != NULL) {delete m_height;m_height = NULL;}cout << "Person的析构函数调用!" << endl;}public:int m_age;//年龄int* m_height;//指针指向身高
};void test01() {Person p1(18, 181);cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;Person p2(p1);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）... {}

#include <iostream>//初始化列表
using namespace std;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属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}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;}public:int m_A;int m_B;int m_C;
};void test01() {Person p(10, 20, 30);// Person p;cout << "m_A = " << p.m_A << endl;cout << "m_B = " << p.m_B << endl;cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}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。

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？

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。

#include <iostream>//类对象作为类成员
#include <string>//字符串头文件
using namespace std;class Phone {public:Phone(string name) {m_PhoneName = name;cout << "Phone构造函数调用" << endl;}~Phone() {cout << "Phone析构函数调用" << endl;}string m_PhoneName;//手机品牌名称
};class Person {public://初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {cout << "Person构造函数调用" << endl;}~Person() {cout << "Person析构函数调用" << endl;}void playGame() {cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;}string m_Name;//姓名Phone m_Phone;//手机
};//当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象再构造自身，析构的顺序与构造相反.
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");cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;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

#include <iostream>//示例1：静态成员变量
using namespace std;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
};//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量void test01() {//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据//因此静态成员变量有两种访问方式//1、通过对象进行访问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、通过类名进行访问cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

——示例2：静态成员函数

#include <iostream>//示例2：静态成员函数
using namespace std;// 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 func1() {//静态成员函数cout << "static void func1调用！" << endl;m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享//m_B = 100; //错误，静态成员函数不可以访问非静态成员变量，无法区分到底是哪个对象的m_B属性}static int m_A; //静态成员变量int m_B; //非静态成员变量private://静态成员函数也是有访问权限的static void func2() {cout << "static void func2调用！" << endl;}
};int Person::m_A = 10;//静态成员变量void test01() {//静态成员变量两种访问方式//1、通过对象访问Person p1;p1.func1();//2、通过类名访问Person::func1();//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}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。

#include <iostream>//成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;class Person {public:Person() {mA = 0;}int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上cout << "mA：" << this->mA << endl;}static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};int Person::mB = 0;void test01() {Person p;//空对象占用内存空间为：1//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}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：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。

#include <iostream>
using namespace std;class Person {public:Person(int age) {//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。}Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回this->age += p.age;//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】}int age;
};void test01() {Person p1(10);cout << "p1.age = " << p1.age << endl;Person p2(10);p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}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。

#include <iostream>//空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;class Person {public:void ShowClassName() {cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;}void ShowPersonAge() {if (this == NULL) {return;}cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age}public:int m_Age;
};void test01() {Person * p = NULL;//空指针p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULLp->ShowPersonAge();//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。

#include <iostream>
using namespace std;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//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改void ShowPerson() const {//常函数//const Type* const pointer;//this = NULL; //this指针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，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};//const修饰对象 常对象
void test01() {const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象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，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性person.ShowPerson();
}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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。

4.4.1、全局函数做友元

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Building {//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。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 << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}void test01() {Building building;goodGay(&building);
}int main(){test01();system("pause");return 0;
}

4.4.2、类做友元

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Building;class goodGay {public:goodGay();void visit();//参观函数访问Building中的属性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(成员)friend class goodGay;public:Building();public:string m_SittingRoom;//客厅private:string m_BedRoom;//卧室
};Building::Building() {//类外写成员函数this->m_SittingRoom = "客厅";this->m_BedRoom = "卧室";
}goodGay::goodGay() {building = new Building;//创建建筑物对象
}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

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Building;class goodGay {public:goodGay();//构造函数void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员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//告诉编译器GoodGay类下的visit成员函数作为本类的好朋友，可以访问私有成员friend void goodGay::visit();public:Building();public:string m_SittingRoom;//客厅private:string m_BedRoom;//卧室
};Building::Building() {//类外实现成员函数this->m_SittingRoom = "客厅";this->m_BedRoom = "卧室";
}goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}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。

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。

加号运算符重载

#include <iostream>
using namespace std;class Person {public:Person() {};Person(int a, int b) {this->m_A = a;this->m_B = b;}Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载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;
};//2、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) {//函数重载版本Person temp;temp.m_A = p2.m_A + val;temp.m_B = p2.m_B + val;return temp;
}void test() {// Person p;// p.m_A = 10;// p.m_B = 10;Person p1(10, 10);Person p2(20, 20);//成员函数方式Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;//全局函数方式，Person+intPerson p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}int main() {test();system("pause");return 0;
}

4.5.2、左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型。

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。

左移运算符重载

#include <iostream>
using namespace std;class Person {//利用成员函数重载左移运算符//p.operator<<(cout)，简化版本：p << cout//不会利用成员函数重载<<运算符，因为无法实现cout在左侧//ostreamb标准输出流对象friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);public:Person();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://private publicint m_A;int m_B;
};//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<<p
ostream &operator<<(ostream &out, Person &p) {out << "p.m_A：" << p.m_A << "，p.m_B：" << p.m_B << endl;return out;
}void test() {Person p;// p.m_A = 1;// p.m_B = 2;cout << p;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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。

#include <iostream>
using namespace std;class MyInteger {//自定义整型friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);public:MyInteger() {m_Num = 0;}MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作m_Num++;//先进行++运算return *this;//再将自身返回，*返回自身}MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值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++;//后递增操作return temp;//最后将记录结果返回}private:int m_Num;
};//重载<<运算符
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;cout << ++(++myInt) << endl;
}//后置++：先返回再++
void test02() {MyInteger myInt;cout << myInt++ << endl;cout << myInt << endl;
}int main() {test01();//test02();int a = 0;cout << ++(++a) << endl;//2cout << a << endl;//2system("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。

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。

赋值运算符重载

#include <iostream>
using namespace std;class Person {public:Person(int age)    {//将年龄数据开辟到堆区m_Age = new int(age);}Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝//应该先判断是否有属性在堆区，如果有先释放干净，然后再深拷贝if (m_Age != NULL) {delete m_Age;m_Age = NULL;}m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题return *this;//返回自身}~Person() {if (m_Age != NULL) {//释放内存delete m_Age;m_Age = NULL;}}int *m_Age;//年龄的指针
};void test01() {Person p1(11);Person p2(12);Person p3(13);p3 = p2 = p1;//赋值操作cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}int main() {test01();int a = 10;int b = 20;int c = 30;c = b = a;cout << "a = " << a << endl;//10cout << "b = " << b << endl;//10cout << "c = " << c << endl;//10system("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。

关系运算符重载

#include <iostream>
using namespace std;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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class MyPrint {//打印输出类public:void operator()(string text) {//重载函数调用运算符cout << text << endl;}
};void MyPrintFunc(string str){//普通函数cout << str << endl;
}void test01() {MyPrintFunc("abc");//普通函数调用MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}class MyAdd {//加法类public:int operator()(int v1, int v2) {return v1 + v2;}
};void test02() {MyAdd add;int ret = add(10, 10);cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}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。

#include <iostream>//普通实现写法
using namespace std;class Java {//Java页面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;}
};class Python {//Python页面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;}
};class CPP {//C++页面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;
}

#include <iostream>//继承实现写法
using namespace std;//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。class BasePage {//公共页面类，继承实现页面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;}
};class Java : public BasePage {//Java页面public:void content() {cout << "JAVA学科视频" << endl;}
};class Python : public BasePage {//Python页面public:void content() {cout << "Python学科视频" << endl;}
};class CPP : public BasePage {//C++页面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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。

#include <iostream>
using namespace std;class Base1 {//公共继承public: int m_A;protected:int m_B;private:int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {public:void func() {m_A;  //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限m_B;  //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问}
};
void myClass() {Son1 s1;s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}class Base2 {//保护继承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。父类中公共成员，到子类中变为保护权限m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问}
};
void myClass2() {Son2 s;//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}class Base3 {//私有继承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 父类中公共成员到子类中变为私有成员m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到}
};
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;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到//m_C;}
};
void myClass3() {Son3 s1;//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}int main() {system("pause");return 0;
}

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？

在父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去；

父类中的私有成员属性是被编译器隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。

#include <iostream>
using namespace std;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
};class Son : public Base {//公共继承public:int m_D;
};/*
利用开发人员命令提示工具查看对象模型
跳转盘符F:
跳转文件路径 cd 具体路径下
查看命名
cl /dl reportSingleClassLayout类名 文件名
*/void test01() {//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，因此访问不到，但是确实被继承下去了cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}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？

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。

#include <iostream>
using namespace std;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() {//Base b;//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。Son s;//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。
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
/*
Base构造函数!
Son构造函数!
Son析构函数!
Base析构函数!
请按任意键继续. . .
*/

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。

#include <iostream>
using namespace std;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() {//同名成员属性处理方式Son s;cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}void test02() {//同名成员函数处理方式Son s;s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?//如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员会隐藏掉父类中所有同名成员函数s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}int main() {test01();test02();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。

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）。

#include <iostream>
using namespace std;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;//静态变量，类内声明、类外初始化class Son : public Base {public:static void func() {cout << "Son - static void func()" << endl;}static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;void test01() {//同名静态成员属性//1、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;//2、通过类名访问cout << "通过类名访问：" << endl;cout << "Son下，m_A = " << Son::m_A << endl;//第一个::代表通过类名方式访问，第二个::代表访问父类作用域下的m_Acout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}void test02() {//同名静态成员函数//1、通过对象访问cout << "通过对象访问：" << endl;Son s;s.func();s.Base::func();//2、通过类名访问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，需要加作用域访问//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域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 ...

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。

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。

#include <iostream>
using namespace std;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m_A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 {//子类需要继承Base1和Base2public: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;//16//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}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：

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。

#include <iostream>
using namespace std;class Animal {//动物类public:int m_Age;
};//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类void test01() {SheepTuo st;st.Sheep::m_Age = 100;st.Tuo::m_Age = 200;//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分//使用虚继承后，数据只有一份！cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;//200//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}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。

下面通过案例进行讲解多态。

#include <iostream>
using namespace std;class Animal {//动物类public://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() {//Speak函数就是虚函数cout << "动物在说话..." << endl;}
};class Cat : public Animal {//猫类public://重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同void speak() {cout << "小猫在说话..." << endl;}
};class Dog : public Animal {//狗类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//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;animal.speak();
}//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象void test01() {Cat cat;DoSpeak(cat);//小猫在说话...Dog dog;DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}void test02() {cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}int main() {test01();test02();system("pause");return 0;
}

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。

多态原理

4.7.2、多态案例1-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。

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。

#include <iostream>//分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include <string>
using namespace std;//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、想拓展新的功能，需要修改源码//在真实开发中提倡开闭原则//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭}public:int m_Num1;int m_Num2;
};void test01() {//普通实现测试Calculator c;//创建计算器对象c.m_Num1 = 10;//操作数1c.m_Num2 = 20;//操作数2cout << 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
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类public :virtual int getResult() {return 0;}int m_Num1;int m_Num2;
};class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类public:int getResult() {return m_Num1 + m_Num2;}
};class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类public:int getResult() {return m_Num1 - m_Num2;}
};class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类public:int getResult()   {return m_Num1 * m_Num2;}
};void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象//创建加法计算器AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;abc->m_Num1 = 100;abc->m_Num2 = 200;cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据//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。

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。

#include <iostream>
using namespace std;class Base {public://类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类//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;//纯虚函数
};class Son : public Base {public:virtual void func() {//重写cout << "func调用！" << endl;};
};void test01() {//Base b;//抽象类无法实例化对象//new Base;//抽象类无法实例化对象Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象Base * base = new Son;//多态base->func();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2-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。

#include <iostream>
using namespace std;class AbstractDrinking {//抽象制作饮品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();}
};class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡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;}
};class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水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;}
};void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数//AbstractDrinking *abs = new Coffee();drink->MakeDrink();delete drink;//释放堆区数据
}void test01() {DoWork(new Coffee);//制作咖啡cout << "--------------" << endl;DoWork(new Tea);//制作茶水
}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；

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。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Animal {public:Animal() {cout << "Animal构造函数调用！" << endl;}virtual void Speak() = 0;//纯虚函数//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题//virtual ~Animal() {//   cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;//}virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，需要声明也需要实现//有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
};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//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况delete animal;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

4.7.6、多态案例3-电脑组装

案例描述：

电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。

多态案例3-电脑组装案例

#include <iostream>
using namespace std;//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类public:virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};class VideoCard {//抽象显卡类public:virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};class Memory {//抽象内存条类public:virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};class Computer {//电脑类public:Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {m_cpu = cpu;m_vc = vc;m_mem = mem;}void work() {//提供工作的函数//让零件工作起来，调用接口m_cpu->calculate();m_vc->display();m_mem->storage();}~Computer()    {//提供析构函数，释放3个电脑零件if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件delete m_cpu;m_cpu = NULL;}if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件delete m_vc;m_vc = NULL;}if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件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;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}

在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
　／l、
（°､。７
　l、 ~ヽ
　じしf_, )ノ

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C++阶段03笔记02【类和对象(封装、对象的初始化和清理、对象模型和this指针、友元、运算符重载、继承、多态)】

1、内存分区模型

2、引用

3、函数提高

4、类和对象

4.1、封装

4.1.1、封装的意义

——实例1：设计圆类

——实例2：设计学生类

——实例3：三种访问权限

4.1.2、struct和class区别

4.1.3、成员属性设置为私有

——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类

——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系

4.2、对象的初始化和清理

4.2.1、构造函数和析构函数

4.2.2、构造函数的分类及调用

4.2.3、拷贝构造函数调用时机

4.2.4、构造函数调用规则

4.2.5、深拷贝与浅拷贝

4.2.6、初始化列表

4.2.7、类对象作为类成员

4.2.8、静态成员

——示例1：静态成员变量

——示例2：静态成员函数

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

4.3.2、this指针概念

4.3.3、空指针访问成员函数

4.3.4、const修饰成员函数

4.4、友元

4.4.1、全局函数做友元

4.4.2、类做友元

4.4.3、成员函数做友元

4.5、运算符重载

4.5.1、加号运算符重载

4.5.2、左移运算符重载

4.5.3、递增运算符重载

4.5.4、赋值运算符重载

4.5.5、关系运算符重载

4.5.6、函数调用运算符重载

4.6、继承

4.6.1、继承的基本语法

4.6.2、继承方式

4.6.3、继承中的对象模型

4.6.4、继承中构造和析构顺序

4.6.5、继承同名成员处理方式

4.6.6、继承同名静态成员处理方式

4.6.7、多继承语法

4.6.8、菱形继承

4.7、多态

4.7.1、多态的基本概念

4.7.2、多态案例1-计算器类

4.7.3、纯虚函数和抽象类

4.7.4、多态案例2-制作饮品

4.7.5、虚析构和纯虚析构

4.7.6、多态案例3-电脑组装

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