【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载
封装、继承、多态、对象的初始化和清理、C++对象模型和this指针、友元、运算符重载
文章目录
- 封装、继承、多态、对象的初始化和清理、C++对象模型和this指针、友元、运算符重载
- 前言
- 1 封装
- 1.1 封装的意义
- 1.1.1 封装意义一
- 1.1.2 封装意义二
- 1.2 struct 和 class 区别
- 1.3 成员属性设置为私有
- 2 对象的初始化和清理
- 2.1 构造函数和析构函数
- 2.2 构造函数的分类及调用
- 2.3 拷贝构造函数调用时机
- 2.4 构造函数调用规则
- 2.5 深拷贝与浅拷贝
- 2.6 初始化列表
- 2.7 类对象作为类成员
- 2.8 静态成员
- 3 C++ 对象模型和 this 指针
- 3.1 成员变量和成员函数分开存储
- 3.2 this 指针概念
- 3.3 空指针访问成员函数
- 3.4 const 修饰成员函数
- 4 友元
- 4.1 全局函数做友元
- 4.2 类做友元
- 4.3 成员函数做友元
- 5 运算符重载
- 5.1 加号运算符重载
- 5.2 左移运算符重载
- 5.3 递增运算符重载
- 5.4 递减运算符重载
- 4.5.5 赋值运算符重载
- 5.6 关系运算符重载
- 5.7 函数调用运算符重载
- 6 继承
- 6.1 继承的基本语法
- 6.2 继承方式
- 6.3 继承中的对象模型
- 6.4 继承中构造和析构顺序
- 6.5 继承同名成员处理方式
- 6.6 继承同名静态成员处理方式
- 6.7 多继承语法
- 6.8 菱形继承
- 7 多态
- 7.1 多态的基本概念
- 7.2 多态案例一 计算器类
- 7.3 纯虚函数和抽象类
- 7.4 多态案例二 制作饮品
- 7.5 虚析构和纯虚析构
- 7.6 多态案例三 电脑组装
- 总结
前言
本文包含封装的意义、struct和class区别、成员属性设置为私有、构造函数和析构函数、构造函数的分类及调用、拷贝构造函数调用时机、构造函数调用规则、深拷贝与浅拷贝、初始化列表、类对象作为类成员、静态成员、成员变量和成员函数分开存储、this指针概念、空指针访问成员函数、const修饰成员函数、全局函数做友元、类做友元、成员函数做友元、加号运算符重载、左移运算符重载、递增运算符重载、递减运算符重载、赋值运算符重载、关系运算符重载、函数调用运算符重载、继承的基本语法、继承方式、继承中的对象模型、继承中构造和析构顺序、继承同名成员处理方式、继承同名静态成员处理方式、多继承语法、菱形继承、多态的基本概念、纯虚函数和抽象类、虚析构和纯虚析构。
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:
(1)、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…
(2)、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…
(3)、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
1 封装
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:
(1)、将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物
(2)、将属性和行为加以权限控制
1.1.1 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
// 圆求周长的公式:2 * PI * 半径(属性)#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 圆周率;const修饰变量PI为常量
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,后面跟着的是类名称
class Circle
{public: // 访问权限 公共的权限// 属性int m_r; // 半径// 行为;使用函数代表行为// 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,创建具体的圆,圆的对象// c就是一个具体的圆Circle c; // 实例化(通过一个类,创建一个对象的过程)c.m_r = 10; // 给圆对象的半径 进行赋值操作// 2 * pi * 10 = = 62.8cout << "圆的周长为: " << c.calculateZC() << endl;cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
// 术语:
// 类中的属性和行为,我们统一称为成员
// 属性:成员属性:成员变量
// 行为:成员函数:成员方法#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 学生类
class Student {public: // 公共权限// 给姓名赋值void setName(string name) { // 通过行为给属性赋值m_name = name;}// 给学号赋值void setID(int id) {m_id = id;}// 显示姓名和学号void showStudent() {cout << "name:" << m_name << " \tID:" << m_id << endl;}public: // 公共权限// 属性string m_name;int m_id;
};int main() {Student stu; // 创建一个具体的学生;实例化对象stu.setName("张三"); // 给stu对象进行属性赋值操作stu.setID(250);stu.showStudent(); // 显示学生信息cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
1.1.2 封装意义二
类在设计时,可以把属性和行为放在不同的权限下,加以控制
访问权限有三种:
(1)、public 公共权限
(2)、protected 保护权限
(3)、private 私有权限
// 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 继承;儿子可以访问父亲中的保护内容
// 私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问 继承:儿子不可以访问父亲的私有内容#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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() // 如果将func()函数的权限改为:private,在类外不可调用{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"; // 保护权限类外访问不到//p.m_Password = 123; // 私有权限类外访问不到system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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:
(1)、struct 默认权限为公共 public
(2)、class 默认权限为私有 private
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 类C1
class C1
{int m_A; // 默认是私有权限 private
};// 结构体C2
struct C2
{int m_A; // 默认是公共权限 public
};int main() {C1 c1;//c1.m_A = 10; // 错误,访问权限是私有,类外不可访问C2 c2;c2.m_A = 10; // 正确,访问权限是公共,类外可以访问system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// Person人类
class Person {public:// 姓名设置可读可写void setName(string name) { // 可写m_Name = name;}string getName() { // 可读return m_Name;}// 获取年龄;只读int getAge() {//m_Age = 0; // 初始化为0岁return m_Age;}// 设置年龄;如果想修改(年龄的范围必须是 0 ~ 150 之间)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: // 私有属性,类外不可访问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; // 实例化Person对象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cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
练习案例1:设计立方体类
(1)、设计立方体类(Cube)
(2)、求出立方体的面积和体积
(3)、分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 立方体Cube类
class Cube {private: // 私有属性int m_L;int m_W;int m_H;public:// set设置长、宽、高void setL(int l) {m_L = l;}void setW(int w) {m_W = w;}void setH(int h) {m_H = h;}// get获取长、宽、高int getL() {return m_L;}int getW() {return m_W;}int getH() {return m_H;}// 面积int Area() {return 2 * m_L * m_H + 2 * m_H * m_W + 2 * m_L * m_W;}// 体积int Volume() {return m_L * m_H * m_W;}// 利用成员函数判断两个立方体体积是否相等bool isEqualsClass(Cube& c1) { // 只需要传入一个Cube实例,用已知的一个Cube实例去调用if (Volume() == c1.Volume()) {return true;}return false;}
};// 利用全局函数,判断两个立方体面积是否相等
bool isEquals(Cube& c1, Cube& c2) { // 使用引用&if (c1.Area() == c2.Area()) {return true;}return false;
}int main() {// 实例化两个立方体对象Cube c;Cube c1;// 设置长、宽、高c.setL(1);c.setW(2);c.setH(3);c1.setL(3);c1.setW(1);c1.setH(22);// 调用Area()函数获取面积int area = c.Area();cout << "c面积为:" << area << endl;// 调用Volume()函数获取体积int volume = c.Volume();cout << "c体积为:" << volume << endl;// 调用isEquals()函数判断面积是否相等bool ret = isEquals(c, c1);if (ret) {cout << "全局函数判断:c和c1面积相等" << endl;}else {cout << "全局函数判断:c和c1面积不相等" << endl;}// 调用isEqualsClass()函数判断体积是否相等bool ret1 = c.isEqualsClass(c1);if (ret) {cout << "成员函数判断:c和c1体积相等" << endl;}else {cout << "成员函数判断:c和c1体积不相等" << endl;}cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
头文件:Point.h
#pragma once // 防止头文件重复包含
#include <iostream> // 标准输入输出流
using namespace std; // 标准命名空间// 只保留函数声明
class Point {private:int m_X; // X 坐标int m_Y; // Y 坐标public:void setX(int x); // 设置 X 坐标点void setY(int y); // 设置 Y 坐标点int getX(); // 获取 X 坐标点int getY(); // 获取 Y 坐标点
};
头文件:Circle.h
#pragma once // 防止头文件重复包含
#include <iostream> // 标准输入输出流
using namespace std; // 标准命名空间#include "Point.h" // 包含Point头文件// 只保留函数声明
class Circle {private:int m_R; // 半径Point m_Center; // 圆心;1、在类中可以让另一个类,作为本类中的成员public:void setR(int r); // 设置半径int getR(); // 获取半径void setCenter(Point center); // 设置坐标原点Point getCenter(); // 获取坐标原点
};
源文件:Point.cpp
#include "Point.h" // 包含头文件// 保留函数的实现
void Point::setX(int x) { // Point::意思是Point作用域下的成员函数;不加Point::代表这个函数为全局函数;设置 X 坐标点m_X = x;
}void Point::setY(int y) { // 设置 Y 坐标点m_Y = y;
}int Point::getX() { // 获取 X 坐标点return m_X;
}int Point::getY() { // 获取 Y 坐标点return m_Y;
}
源文件:Circle.cpp
#include "Circle.h" // 包含头文件void Circle::setR(int r) { // Circle::意思是Circle作用域下的成员函数;不加Circle::代表这个函数为全局函数;设置半径m_R = r;
}int Circle::getR() { // 获取半径return m_R;
}void Circle::setCenter(Point center) { // 传入一个Point类;设置坐标原点m_Center = center;
}Point Circle::getCenter() { // 获取坐标原点return m_Center;
}
源文件:点和圆关系.cpp
#include <iostream> // 标准输入输出流
using namespace std; // 标准命名空间#include "Circle.h" // 包含Circle头文件
#include "Point.h" // 包含Point头文件// 1、在类中可以让另一个类,作为本类中的成员
// 2、如何把一个类拆到不同文件中// 判断点和圆关系
void isInCircle(Point &p, Circle &c) {int distance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) + (c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY()); // 计算两点之间距离的平方int rDistance = c.getR() * c.getR(); // 计算半径的平方if (distance == rDistance) {cout << "点在圆上" << endl;}else if (distance < rDistance) {cout << "点在圆外" << endl;}else {cout << "点在圆内" << endl;}
}int main() {// 创建一个点Point p;p.setX(10);p.setY(10);// 创建一个圆Circle c;c.setR(10);Point center; // 创建一个Point类实例,并赋值后传入center.setX(10);center.setY(0);c.setCenter(center);// 判断关系isInCircle(p, c);system("pause");return 0;
}
2 对象的初始化和清理
(1)、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
(2)、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
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:
(1)、一个对象或者变量没有初始状态,对其使用后果是未知
(2)、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
(1)、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
(2)、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(){}
(1)、构造函数,没有返回值也不写void
(2)、函数名称与类名相同
(3)、构造函数可以有参数,因此可以发生重载
(4)、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(){}
(1)、析构函数,没有返回值也不写void
(2)、函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
(3)、析构函数不可以有参数,因此不可以发生重载
(4)、程序在对象销毁前会自动调用析构,无须手动调用,而且只会调用一次
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
class Person
{public:// 构造函数 进行初始化操作// 1、没有返回值,不用写void// 2、函数名与类名相同// 3、构造函数可以有参数,可以发生重载// 4、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;}// 析构函数 进行清理操作// 1、没用返回值,不用写void// 2、函数名与类名相同,在名称前加~// 3、析构函数不可以有参数,不可以发生重载// 4、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;}};// 构造和析构函数都是必须有的实现,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; // 在栈区的数据,test01执行完毕后,释放这个对象;释放前,调用~Person()析构函数
}int main() {test01();cout << endl;Person p1; // 窗口只会打印出构造函数内容,执行到renturn 0后,窗口关闭,看不到是否执行了析构,实际会执行system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
// 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(无参构造函数(默认构造函数)、有参构造函数)和拷贝构造#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
class Person {public:// 无参构造函数(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) { // 加const进行限定,不可修改本体;必须使用引用&age = p.age; // 将传入的人身上的所有属性,拷贝到我身上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;默认构造函数
}// 调用有参的构造函数
void test02() {// 2.1 括号法,常用Person p1(10); // 有参构造函数调用Person p6(p1); // 拷贝构造函数cout << "p1的年龄为: " << p1.age << endl; // 10cout << "p6的年龄为: " << p6.age << endl; // 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,不会认为在创建对象//Person p2(); // 相当于在函数体内部,写另一个函数的声明;合法// 2.2 显式法Person p2 = Person(10); // 有参构造;Person(10)无名,放右侧,p2就是它的名Person p3 = Person(p2); // 拷贝构造// Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后,马上析构;有参构造,执行后,会立刻打印析构函数// 不用利用拷贝构造函数,初始化匿名对象,编译器会认为 Person (p3) == Person p3;对象声明;报错信息:Person p3重定义,上面已有p3定义//Person(p3);// 2.3 隐式转换法Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 有参构造Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 拷贝构造// 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); // Person p4 = Person(10);Person(10)匿名对象
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;Person p1; // 窗口只会打印出构造函数内容,执行到renturn 0后,窗口关闭,看不到是否执行了析构,实际会执行cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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:
(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)、以值方式返回局部对象
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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; // 年龄
};// 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;有参构造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) {} // 值传递,会拷贝一个临时副本;修改参数值,不会改到原本的值
void test02() {Person p; // 无参构造函数doWork(p); // 拷贝构造
}// 3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{Person p1; // 调用默认构造;局部对象,doWork2()执行完后,就被释放,调用析构函数cout << (int*)&p1 << endl; // 010FF894return p1; // 此p1为局部对象,使用Person值的方式返回,并不是返回上两句代码的p1,会按照上两句代码的p1,拷贝一个新的对象出来,返回给外面
}void test03()
{Person p2 = doWork2(); // p2接收的是doWork2()拷贝出来的新对象,所以地址和doWork2()中的p1地址不一样cout << (int*)&p2 << endl; // 010FF98C
}int main() {test01();cout << endl;test02(); // 调用默认构造函数、拷贝构造函数、及对应的析构函数(两次)cout << endl;test03(); // 调用默认构造函数、及对应的析构函数cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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:
(1)、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
(2)、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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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);// 1、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; // 18
}void test02()
{// 2、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(有 有参构造),会出错;错误信息:Person没有合适的默认构造函数可用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// 3、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;错误信息:Person不存在默认构造函数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();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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); // 通过new将height创建到堆区;返回int *,用指针m_height接收堆区数据;堆区开放的数据,由程序员手动开辟,由程序员手动释放}// 拷贝构造函数;自己实现拷贝函数,解决浅拷贝带来的问题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; // 编译器提供的等号赋值操作,就是浅拷贝//m_height = p.height // 编译器默认实现就是这行代码// 深拷贝操作// 从新在堆区开辟一块内存,new int(),*p.m_height解引用m_height = new int(*p.m_height);}// 析构函数;如果堆区有内存,比如int* m_height,需要在析构函数中进行释放~Person() {cout << "析构函数!" << endl;// 析构代码,将堆区开辟的数据做释放操作if (m_height != NULL){delete m_height;m_height = NULL; // 防止野指针出现;规范代码}}public:int m_age;int* m_height; // 指针,将m_height开辟到堆区
};void test01()
{Person p1(18, 180);Person p2(p1); // 先进后出,p2在p1前释放,运行析构函数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; // 不写拷贝函数,编译器默认的拷贝函数是浅拷贝
}int main() {test01();system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
class Person {public: 传统方式初始化;构造函数//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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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?
// 类对象作为类成员#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Phone手机类
class Phone
{public:Phone(string name){m_PhoneName = name;cout << "Phone构造" << endl;}~Phone(){cout << "Phone析构" << endl;}string m_PhoneName; // 手机名称
};// 创建Person人类
class Person
{public:// 初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数// m_Phone(pName):Phone m_Phone = pName 隐式转换法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; // 姓名Phone m_Phone; // 手机};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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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(程序还没运行前就分配,在全局区)
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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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; // Person::作用域下m_A成员
int Person::m_B = 10;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// 静态成员变量有两种访问方式// 1、通过对象Person p1;p1.m_A = 100;cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; // 100Person p2;p2.m_A = 200;cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; // 共享同一份数据;200cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl; // 200// 2、通过类名cout << "m_A = " << Person::m_A << endl; // 200//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; // 私有权限访问不到
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
**示例2:**静态成员函数
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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// 静态成员函数static void func(){cout << "func调用" << endl;m_A = 100; // 静态成员函数可以访问静态成员变量;共享,不属于某个对象//m_B = 100; // 错误,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,需使用对象去调用,实例化对象}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 << "func2调用" << endl;}
};int Person::m_A = 10;void test01()
{// 静态成员函数两种访问方式// 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;类外访问不到私有静态成员函数
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
3 C++ 对象模型和 this 指针
3.1 成员变量和成员函数分开存储
(1)、在 C++ 中,类内的成员变量和成员函数分开存储
(2)、只有非静态成员变量才属于类的对象上
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
class Person {public:Person() {mA = 0;}// 非静态成员变量占对象空间;属于类的对象上;当Person类有一个成员变量时,占4个字节内存空间int mA;// 静态成员变量不占对象空间;不属于类的对象上static int mB;// 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void func() {cout << "mA:" << this->mA << endl;}// 静态成员函数也不占对象空间;不属于类的对象上static void sfunc() {}
};int main() {// 空对象(Person类中无任何内容)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(如果有多个空对象,好区分)// 每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址cout << sizeof(Person) << endl; // 4cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
3.2 this 指针概念
通过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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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;不加this,同名输出错误数据:-23432453this->age = age; // this指针指向,被调用的成员函数,所属的对象(p1在调用Person类中的构造函数,相当于p1.age)}Person& PersonAddPerson(Person p) // 使用引用的方式进行返回;如果不加&,已值的方式返回,会调用构造函数,拷贝自身一个新的数据,创建一个新的对象{this->age += p.age; // 自身的年龄 += p的年龄;将别人的年龄加到自己身上// 2、返回对象本身return *this; // this指向p2的指针,而*this指向的就是p2这个对象本体}int age;
};void test01()
{Person p1(10);cout << "p1.age = " << p1.age << endl; // 10Person p2(10);// 链式编程思想;cout也是链式编程思想,无线追加字符串等p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1); // 40;PersonAddPerson不返回值为void时,会报错cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
3.3 空指针访问成员函数
(1)、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
(2)、如果用到 this 指针,需要加以判断保证代码的健壮性
// 空指针访问成员函数#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
class Person {public:void ShowClassName() {cout << "我是Person类!" << endl;}void ShowPerson() {if (this == NULL) {return;}cout << mAge << endl; // 属性前都默认加了this:this->mAge 当前对象的mAge属性;指针指向的是空指针,这个对象是空,没有实体,空值没有确切对象,不能访问mAge}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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
3.4 const 修饰成员函数
常函数: (限定只读状态)
(1)、成员函数后加 const 后我们称为这个函数为 常函数
(2)、常函数内不可以修改成员属性
(3)、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:
(1)、声明对象前加 const 称该对象为常对象
(2)、常对象只能调用常函数
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person类
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 { // 相当于:const Person* const this;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; }void Func() {m_A = 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,加关键字mutable
};// const修饰对象 常对象
void test01() {const Person person; // 常量对象;在对象前加const,变成常对象cout << person.m_A << endl; // 0//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person.ShowPerson();person.MyFunc();//person.Func(); // 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
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
4.1 全局函数做友元
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Building建筑类
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
};// 全局函数
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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
4.2 类做友元
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Building; // 告诉服务器不要报错,后续会写这个建筑类// 创建好基友类goodGay
class goodGay
{public:goodGay(); // 默认构造,无参构造void visit(); // 参观函数,访问Building中的属性(公共和私有)private:Building* building;
};// 创建建筑类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(); // 默认构造,无参构造public:string m_SittingRoom; //客厅private:string m_BedRoom;//卧室
};// 类外写成员函数;Building作用域下的Building()构造函数
Building::Building()
{this->m_SittingRoom = "客厅";this->m_BedRoom = "卧室";
}// 类外写成员函数;goodGay作用域下的goodGay()构造函数
goodGay::goodGay()
{building = new Building; // 在堆区创建一个建筑物对象,并且让Building *去指向这个对象
}// goodGay作用域下的visit()函数
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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
4.3 成员函数做友元
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Building; // 告诉服务器不要报错,后续会写这个建筑类// 创建好基友类goodGay
class goodGay
{public:goodGay(); // 默认构造,无参构造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(); // 普通函数,不可以访问Building中私有内容private:Building* building;
};// 创建建筑类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(); //void goodGay::visit() goodGay作用域下的成员函数;不加goodGay是全局函数 public:Building(); // 默认构造,无参构造public:string m_SittingRoom; //客厅private:string m_BedRoom;//卧室
};// 类外写成员函数;Building作用域下的Building()构造函数
Building::Building()
{this->m_SittingRoom = "客厅";this->m_BedRoom = "卧室";
}// 类外写成员函数;goodGay作用域下的goodGay()构造函数
goodGay::goodGay()
{building = new Building; // 在堆区创建一个建筑物对象,并且让Building *去指向这个对象
}// goodGay作用域下的visit()函数
void goodGay::visit()
{cout << "好基友一一正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;cout << "好基友一一正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}// goodGay作用域下的visit2()函数
void goodGay::visit2()
{cout << "好基友二二正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl; // 私有属性不可访问
}void test01()
{goodGay gg;gg.visit();gg.visit2();
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
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
// 加号运算符重载#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person人类
class Person {public:Person() {}; // 默认构造,无参构造Person(int a, int b) // 有参构造{this->m_A = a;this->m_B = b;}// 1、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;
};// 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)
{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);// 成员函数重载方式本质调用Person p3 = p2 + p1; // 相当于 p2.operaor+(p1)//Person p3 = p1.operator+(p2);cout << "mA:" << p3.m_A << " \tmB:" << p3.m_B << endl;// 全局函数重载方式本质调用//Person p3 = operator+(p1, p2);// 运算符重载,也可以发生函数重载Person p4 = p3 + 10; // 相当于 operator+(p3,10)cout << "mA:" << p4.m_A << " \tmB:" << p4.m_B << endl;}int main() {test();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
5.2 左移运算符重载
作用: 可以输出自定义数据类型
// 左移运算符重载#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person人类
class Person {friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);public:Person(int a, int b) // 有参构造{this->m_A = a;this->m_B = b;}// 不会利用成员函数重载<<运算符,因为无法实现cout在左侧// 成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果,此效果是:p.operator<<(p)//void operator<<(Person& p){//}// 利用成员函数重载左移运算符,可以实现,p.operator<<(cout),但简化版是: p << cout//void operator<<(cout){//}private:int m_A;int m_B;
};// 只能利用全局函数实现左移运算符重载
// ostream对象只能有一个
// cout是一个ostream对象,标准输出流;右键cout,转到定义;cout全局只能有一个,需使用引用
// 返回ostream&类型,返回cout,cout是链式编程,这样返回可以在之后无限增加;如果返回为void,代码只能写到cout << p1;再添加会报错
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p) { // 本质:operator << (cout, p),简化 cout << p;ostream& cout引用就是起别名,如果都改成out,也可以不会报错cout << "a:" << p.m_A << " \tb:" << p.m_B << endl;return cout;
}void test() {Person p1(10, 20); // 私有属性,使用有参构造赋初始值cout << p1 << "hello world" << endl; // 链式编程
}int main() {test();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
// 递增运算符重载#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class MyInteger {friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);public:MyInteger() { // 无参构造m_Num = 0;}// 前置++重载// 重载前置++运算符,返回引用为了一直对一个数据进行递增操作MyInteger& operator++() {// 先++运算m_Num++;// 再返回return *this; // 将自身返回}// 后置++重载// MyInteger operator++(int);int代表占位参数,可以用于区分前置和后置递增MyInteger operator++(int) { // 后置递增一定要返回值// 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; // temp为局部变量,当前函数调用后会被释放,如果调用引用会非法操作}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; // 1cout << myInt << endl; // 1
}// 后置++ 先返回 再++
void test02() {MyInteger myInt;cout << myInt++ << endl; // 0cout << myInt << endl; // 1
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
5.4 递减运算符重载
// 递减运算符重载#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class MyInteger {friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);public:MyInteger(int num) {m_Num = num;}// 前置--重载// 重载前置--运算符,返回引用为了一直对一个数据进行递增操作;如果赋值返回,会创建一个新对象MyInteger& operator--() {// 先--运算m_Num--;// 再返回return *this; // 将自身返回,前置--,先计算,在返回}// 后置--重载// int代表占位参数,可以用于区分前置和后置递减MyInteger operator--(int) { // 后置递减一定要有返回值// 先返回,后置--,先返回,后计算MyInteger temp = *this; // 记录当前本身的值,使用return返回,然后让本身减1,但是返回的是以前的值,达到先返后--m_Num--; // 计算--return temp; // temp为局部变量,当前函数调用后会被释放}private:int m_Num;
};// 重载<<运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint) {cout << myint.m_Num;return cout;
}void test01() {// 前置--,先-- 再返回MyInteger myInt(10);cout << "--myInt:\t" << --myInt << endl; // 9cout << "myInt: \t" << myInt << endl; // 9cout << "--myInt:\t" << --myInt << endl; // 8cout << "myInt: \t" << myInt << endl; // 8cout << endl;// 后置--,先返回 再--MyInteger myInt_(10);cout << "myInt_--: \t" << myInt_-- << endl; // 10cout << "myInt_: \t" << myInt_ << endl; // 9cout << "myInt_--: \t" << myInt_-- << endl; // 9cout << "myInt_: \t" << myInt_ << endl; // 8
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
4.5.5 赋值运算符重载
c++ 编译器至少给一个类添加4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
(4)、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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Person
{public:Person(int age){// 将年龄数据开辟到堆区m_Age = new int(age); // 让指针m_Age去管理堆区(new int(age))的数据}// 重载赋值运算符 Person& operator=(Person& p) // 返回引用Person&{// p2 = p1赋值运算时,需要把p1所有数据给p2,p2本身有一块堆区内存(p2(20)),需要释放干净// 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;}// 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); // 重新new一块int类型空间,参数为p传入的年龄,进行解引用;使自身指针指向这个新的堆区内存// 返回自身,对象本体,实现连等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,将p1的数据赋值给p2cout << "p1的年龄为:" << *p1.m_Age << endl; // 18cout << "p2的年龄为:" << *p2.m_Age << endl; // 18cout << "p3的年龄为:" << *p3.m_Age << endl; // 18
}int main() {test01();// 内置的赋值允许c = b = a,连等//int a = 10;//int b = 20;//int c = 30;//c = b = a;//cout << "a = " << a << endl; // 10//cout << "b = " << b << endl; // 10//cout << "c = " << c << endl; // 10cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
5.6 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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 创建Person人类
class Person
{public:Person(string name, int age) // 有参构造,赋值{this->m_Name = name;this->m_Age = age;};// 重载 == 号bool operator==(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) // 判断名字和年龄是否都一致{return true;}else{return false;}}// 重载 != 号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("张三", 30);Person b("张三", 30);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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
5.7 函数调用运算符重载
(1)、函数调用运算符 () 也可以重载
(2)、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
(3)、仿函数没有固定写法,非常灵活
// 函数调用运算符重载#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class MyPrint
{public:// 重载函数调用运算符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"); // 由于使用起来非常类似于函数调用,因此称为仿函数
}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; // 20// 匿名对象调用 cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl; // 200;MyAdd()创建匿名对象
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
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:
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
继承实现:
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 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;}
};// 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// 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"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
总结:
(1)、继承的好处:可以减少重复的代码
(2)、class A : public B;
(3)、A 类称为子类 或 派生类
(4)、B 类称为父类 或 基类
派生类中的成员,包含两大部分:
(1)、一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员
(2)、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
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:
(1)、公共继承
(2)、保护继承
(3)、私有继承
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 父类中的公共权限成员,到子类中依然是公共权限m_B; // 可访问 protected权限 父类中的保护权限成员,到子类中依然是保护权限//m_C; // 不可访问 父类中的私有权限成员,子类访问不到}
};void myClass()
{Son1 s1;s1.m_A; // 其他类只能访问到公共权限//s1.m_B; // 到Son1中m_B是保护权限,类外访问不到
}// 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 父类中公共成员,到子类中变成保护权限m_B; // 可访问 protected权限 父类中保护成员,到子类中变成保护权限//m_C; // 子类不可访问,父类中私有成员}
};void myClass2()
{Son2 s;//s.m_A; // 不可访问 在Son2中m_A变为保护权限,因此类外访问不到//s.m_B; // 不可访问 在Son2中m_B为保护权限,因此类外访问不到
}// 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 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_A变为私有,即使是儿子,也是访问不到//m_C;}
};
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?
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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() {// 父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去// 父类中私有成员属性,是被编译器给隐藏了,因此是访问不到,但是确实被继承下去了test01(); // 16 cout << endl; system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
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
// 继承中的构造和析构函数#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return 0; // 程序正常退出
}
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
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?
(1)、访问子类同名成员 直接访问即可
(2)、访问父类同名成员 需要加作用域
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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; // 200// 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; // 100// 同名成员函数s.func(); // 直接调用,调用的是子类中的同名成员s.Base::func();s.Base::func(10);// 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掉父类中所有同名成员函数// 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//s.func(10);
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
总结:
(1)、子类对象可以直接访问到子类中同名成员
(2)、子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
(3)、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
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
(1)、访问子类同名成员 直接访问即可
(2)、访问父类同名成员 需要加作用域
// 继承中的同名静态成员处理方式#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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()
{// 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; // 200cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl; // 100// 2、通过类名访问cout << "通过类名访问: " << endl;cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl; // 200// 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cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl; // 100;通过类名的方式访问Base类作用域下的m_A
}// 同名成员函数
void test02()
{// 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,需要加作作用域访问Son::Base::func(100);//Son::func(100); // 报错,出现同名,隐藏父类全部同名函数
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
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)
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
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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; // 16// 当父类中出现同名成员,需要加作用域区分cout << s.Base1::m_A << endl; // 100cout << s.Base2::m_A << endl; // 200
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
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
6.8 菱形继承
菱形继承概念:
(1)、两个派生类继承同一个基类
(2)、又有某个类同时继承者两个派生类
(3)、这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承
典型的菱形继承案例:
菱形继承问题:
(1)、羊继承了动物的数据,驼同样继承了动物的数据,当草泥马使用数据时,就会产生二义性
(2)、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
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Animal {public:int m_Age;
};// 继承前加virtual关键字后,变为虚继承;虚继承,可以解决菱形继承的问题
// 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; // 使用虚继承后共享一份数据,st.Tuo::m_Age共享使用st.Sheep::m_Age值// 当菱形继承,两个父类拥有相同数据,需要加以作用域区分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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
总结:
(1)、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
(2)、利用虚继承可以解决菱形继承问题
7 多态
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:
(1)、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
(2)、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:
(1)、静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
(2)、动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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:// 重写:函数返回值类型、函数名、参数列表要完全相同;virtual可写可不写,父类必须写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// 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; 父类引用在指向子类对象;c++中允许父子之间类型转换,不需要强制转换
{animal.speak(); // 根据对象不同,走不同的地址
}// 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()
{// 当Animal类中speak()函数为成员函数,未加virtual时,占用1个字节内存空间// 当Animal类中speak()函数为虚函数,加virtual时,占用4个字节内存空间,存放虚指针cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
总结:
(1)、多态满足条件: 有继承关系;子类重写父类中的虚函数
(2)、多态使用条件: 父类指针或引用指向子类对象
(3)、重写: 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
使用父类引用在指向子类对象时,由于本身是子类对象,创建的猫或狗,当调用公共接口animal.speak();,会从子类中查找确切的入口地址speak()
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:
(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
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 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// 在真正开发中,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;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
// 多态优点: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// 抽象计算器类
class AbstractCalculator
{public:virtual int getResult() // 父类为虚函数,子类去重写{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()
{// 多态使用条件:父类指针或者引用指向子类对象// 创建加法计算器AbstractCalculator* abc = new AddCalculator; // 父类AbstractCalculator指针abc;创建new一个AddCalculator对象abc->m_Num1 = 10;abc->m_Num2 = 10;cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl; // 10 + 10 = 20delete abc; // 用完了记得销毁;new出来在堆区,手动开辟,手动释放// 创建减法计算器abc = new SubCalculator; // 释放的是堆区数据,但指针类型未变,还是AbstractCalculator *abcabc->m_Num1 = 10;abc->m_Num2 = 10;cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl; // 10 - 10 = 2delete 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; // 10 * 10 = 100delete abc;
}int main() {test01();cout << endl;test02();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
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
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:
(1)、无法实例化对象
(2)、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> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Base
{public:// 纯虚函数// 类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类// 1、抽象类无法实例化对象// 2、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; // 目的:让子类重写虚函数
};class Son :public Base
{public:// 子类必须重写父类中的纯虚函数,否则无法实例化对象virtual void func(){cout << "func调用" << endl;};
};void test01()
{Base* base = NULL; // 父类指针指向空//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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
7.4 多态案例二 制作饮品
案例描述:
(1)、制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料
(2)、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
// 抽象制作饮品#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间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) { // AbstractDrinking* drink = new Coffeedrink->MakeDrink();delete drink; // 防止内存泄漏;释放
}void test01() {DoWork(new Coffee);cout << "--------------" << endl;DoWork(new Tea);
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
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:
(1)、可以解决父类指针释放子类对象
(2)、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(){}
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间class Animal {public:Animal() // 现有父类,后有子类{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// 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;//}// 纯虚函数:需要有声明,也需要有实现,父类中也可能有些属性会开辟到堆区,需要走实现,否则会报错// 有了纯虚析构之后,这个类也属于抽象类,无法实例化对象virtual ~Animal() = 0;
};// 实现
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); // 传入name,使用new string()创建在堆区,用m_Name指针维护数据}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) { // 释放delete m_Name;m_Name = NULL;}}public:string* m_Name;
};void test01()
{Animal* animal = new Cat("Tom");animal->Speak();// 父类指针在析构时,不会调用子类中析构函数,导致子类如果有堆区属性,会出现内存泄漏// 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();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
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
7.6 多态案例三 电脑组装
案例描述:
(1)、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)
(2)、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
(3)、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
(4)、测试时组装三台不同的电脑进行工作
#include <iostream> // 包含标准输入输出流文件
using namespace std; // 使用标准命名空间// 抽象CPU类
class CPU
{public:// 抽象的计算函数;纯虚函数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;
}int main() {test01();cout << endl;system("pause"); // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果return EXIT_SUCCESS; // 程序正常退出
}
总结
(1)、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;
(2)、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;
(3)、不要滥用运算符重载;
(4)、重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型;
(5)、前置递增返回引用,后置递增返回值。
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