C++（一）–类

c++是面向对象的语言，和面向过程的C语言相比，更加符合人的思维方式，于是就有了C++中的类；一般来说，应该将类的结构定义在头文件，类方法的实现放在源文件中，这是一种常见的编程方法。

参考文献：C++ Primer Plus 第六版
https://pan.baidu.com/s/175oHy40JuiN6kCLv1bf7Mw
提取码：2gql

一、类的实现

C++类的实现通过关键字class来实现，实现的方法为：

class 类名
{类体
};

创建对象的方法：

类名 对象名;

例：

class MyObject
{public:MyObject();};
MyObject::MyObject()
{cout<<"MyObject constructed!\n";
}int main()
{MyObject object;//实例化对象return 0;
}

1.1 类成员函数

类成员函数和普通函数类似，可以有返回类型和参数。

定义成员函数，使用作用域解析运算符（：：）来标识函数所属的类
类方法可以访问类private成员

定义方法：

类体内：函数类型 函数名(参数)；
类体外：函数类型 类名：：函数名（参数）
{函数体
}

1.2 访问控制

主要由private和public关键字来描述，使用类对象的程序可以直接访问公有部分(public修饰),但是只能通过公有成员函数或者友元函数来访问对象的私有成员（private修饰），公有成员函数是程序和对象的私有成员之间的桥梁。

类对象的默认访问控制方式是private；

例：

class MyObject
{public:MyObject();void getValue();private:int a;};
MyObject::MyObject()
{cout<<"MyObject constructed!\n";
}
void MyObject::getValue()
{this->a=7;//访问私有成员变量
}int main()
{MyObject object;object.getValue();//object.a;//变量a是私有成员，无法在程序中直接访问return 0;
}

1.3 内联函数

内联函数可以解决程序中调用效率的问题，一般不超过七八行，尽量不使用循环和递归

1. 位于类体内的声明的函数会被默认为内联函数

class MyObject
{public:MyObject();void getValue();//内联函数void setValue(){this->a = a-2;}private:int a;
};

2. 位于类体外声明的函数可以通过inline关键字声明

class MyObject
{public:MyObject();void setValue1();private:int a;
};
inline void MyObject::setValue1()
{this->a = a-3;
}

1.4 this指针

this指针指向用来调用成员函数的对象。每一个成员函数都有一个this指针指向调用对象。

Tips：

1. this指针是一个对象的地址，要返回一个对象本身，需要使用*this，即return *this

2. 可以在成员函数中使用delete this,编译器能够通过，但是当在成员函数中实现delete this时，相当于执行了一次析构函数，回收内存资源，所以这个时候不能再访问成员变量，但成员函数还可以实现。

3. 不能在析构函数中使用delete this，delete实质就是调用析构函数，回收内存资源，但如果在析构函数中使用，则会造成无限递归，无限消耗资源，会造成程序卡死。

二、类的继承

C++提供了类继承的方法来实现对原有类特征的继承，是一种更高层次的代码重用性，可以在已有类的基础上添加新功能。

原始类称为基类，继承的类称为派生类。

例：

class Base
{public:Base();~Base(){cout<<"基类析构函数执行\n";}void setValueA(int value=1);int a;
};Base::Base()
{cout<<"基类被创建!\n";
}
void Base::setValueA(int value)
{a = value;
}class child:public Base//公有继承
{public:child();~child(){cout<<"子类析构函数执行\n";}void setValueB(int value=2);int b;
};child::child()
{cout<<"子类被创建!\n";
}
void child::setValueB(int value)
{b = value;
}int main()
{child childOne;//实例化childOne.setValueB(7);cout<<childOne.b<<endl;return 0;
}

创建子类childOne时，会先调用基类的构造函数，再调用子类的构造函数；对于析构函数刚好相反，在执行delete之后，先调用子类的析构函数，再调用基类的析构函数，是一种入栈出栈 的方式，先进后出 的原则。

输出结果：

Tips:

1. 对于公有继承，基类的成员的访问保持现状，公有继承派生类对象可以访问基类的公有成员，但不能访问基类的保护成员和私有成员，同时派生类成员函数可以访问基类保护成员和公有成员；

2. 对于私有继承，基类的公有成员和保护成员变为派生类的私有成员，基类的私有成员只能通过基类接口访问；派生类对象不能访问基类所有成员，派生类成员函数可以访问基类保护成员和公有成员；

3. 保护继承是特殊的私有继承，基类的公有成员和保护成员都会变为派生类的保护成员。当从派生类再派生一个类时，私有继承和保护继承的区别就体现出来了，使用私有继承时，第三代类不能使用基类的接口（一般指类成员函数），因为已经成为了派生类（第二代类）私有方法；但如果是保护继承，第三代类依旧可以使用它们。派生类对象不能访问基类所有成员，派生类成员函数可以访问基类保护成员和公有成员；

4. 无论是哪种继承方式，基类的私有成员只能通过基类的接口来访问。要想访问基类私有成员，可以使用友元类来访问；

5. 公有继承和保护继承可以隐式向上转换，即将基类的指针或引用指向派生类对象，但保护继承只能在派生类中实现。保护继承、私有继承在派生类外都不支持隐式向上转换。

例：

class Base
{public:Base();~Base(){cout<<"基类析构函数执行\n";}void setValueA(int value=1);int a;
};Base::Base()
{cout<<"基类被创建!\n";
}
void Base::setValueA(int value)
{a = value;
}class child:public Base
{public:child();~child(){cout<<"子类析构函数执行\n";}void setValueB(int value=2);int b;
};child::child()
{cout<<"子类被创建!\n";
}
void child::setValueB(int value)
{b = value;
}int main()
{//基类的指针指向派生类对象Base *A = new child;delete A;return 0;
}

执行结果：

但是我们发现一个问题，派生类的析构函数并没有被执行，不会释放新类成员指向的内存，因为析构函数的目的就是释放内存。所以为了实现不仅仅对A指针的清理，还要清理基类子对象的存，需要将析构函数申明为虚函数（virtual关键字，只需在基类声明即可），即虚析构函数。

参考：c++ Primer Plus P501（4.为何需要虚析构函数） P505（2.析构函数）

class Base
{public:
Base();
//虚析构函数virtual ~Base(){cout<<"基类析构函数执行\n";}void setValueA(int value=1);int a;
};Base::Base()
{cout<<"基类被创建!\n";
}
void Base::setValueA(int value)
{a = value;
}class child:public Base
{public:child();~child(){cout<<"子类析构函数执行\n";}void setValueB(int value=2);int b;
};child::child()
{cout<<"子类被创建!\n";
}
void child::setValueB(int value)
{b = value;
}int main()
{//实例化对象Base *A = new child;delete A;return 0;
}

执行结果：

三、多态性

C++通过虚函数（virtual关键字修饰）来实现多态性，其主要的思想就是通过重写（override）基类的成员函数来实现对方法的修改、重写。

指向基类的引用和指针可以引用派生类对象，不必进行显式类型转换：

child childOne;
Base *pb = &childOne;
Base &rb = childOne;

将派生类的引用或指针转换为基类引用或指针被称为向上强制转换，同理，将基类引用或指针转换为派生类的引用或指针，称为向下强制转换。如果不使用显式类型转换，向下强制转换是不允许的。（一般向上强制转换的需要虚析构函数）

（C++ Primer Plus P502 13.4.1 指针和引用类型的兼容性）

例如以下程序：

#include <iostream>using namespace std;class Base
{public:Base(){cout<<"基类被创建!\n";}virtual ~Base(){cout<<"基类析构函数执行\n";}void setValue(int value=1){cout<<"Base is :"<<value<<endl;}
};class child:public Base
{public:child(){cout<<"子类被创建!\n";};~child(){cout<<"子类析构函数执行\n";}void setValue(int value=2){cout<<"child is :"<<value<<endl;};
};int main()
{Base *A = new child;A->setValue();delete A;return 0;
}

基类和派生类中都有setValue函数，在main函数中，当执行setValue函数时，我们的意图是执行派生类的setValue函数，但是执行的结果为：

为了重写setValue函数，执行派生类的setValue，我们需要在基类的函数中声明virtual，这时候就能执行派生类的函数。我们预测的输出为child is ：2，但执行的结果为：

为什么value不是2呢？
因为重写虚函数时，默认的形参是不会被重写的，会继承基类的默认形参，所以输出的是1而不是2。

四、静态成员

将成员函数声明为静态（static关键字修饰），则不能通过对象来调用静态成员函数，同时静态成员函数不能够使用this指针。另外，静态成员函数可以访问静态数据成员，但是不能访问类内其他数据成员。

要调用静态成员函数，需要作用域解析运算符（：：）来标识函数所属的类。静态成员函数并不属于某个对象，它只属于某个类，与任何对象无关。

class test
{public:static int changeValue(int num)
{//this->b = 8//静态成员函数没有this指针，也不能调用成员变量bnum = num *2;num = num + a;return  num;}
static int a;
int b;
};
int test::a = 8;//初始化静态数据变量int main()
{int b = test::changeValue(3);cout<<"b is :"<<b<<endl;return 0;
}

输出结果：

若创建一个对象test object;则在静态成员函数中访问静态成员变量a的方法有：

int changeValue {object.a = 8;}int changeValue { a = 8;}int changeValue {test::a = 8;}不能通过this指针访问

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二、类的继承

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