C++ 面向对象、内存管理
2024-06-14 10:05:56
核心编程
黑马C++学习总结，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，参考博客：黑马程序员 C++ 核心编程 学习记录
建议有基础的同学直接看博客进行学习，遇到不太懂的地方再去看视频加深理解
文章目录
- 核心编程
- 一、内存分区模型
- 1.1程序运行前
- 1.2程序运行后
- 1.3new操作符
- 二、引用
- 2.1 引用的基本使用
- 2.2 引用注意事项
- 2.3 引用做函数参数
- 2.4 引用做函数返回值
- 2.5 引用的本质
- 2.6 常量引用
- 三、函数提高
- 3.1 函数默认参数
- 3.2 函数占位参数
- 3.3 函数重载
- 3.3.1 函数重载概述
- 3.3.2 函数重载注意事项
- 四、类对象
- 4.1 封装
- 4.1.1 封装的意义
- 4.1.2 struct和class的区别
- 4.1.3 成员属性设置为私有
- 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 构造函数的调用规则
- 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
- 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 继承中构造和析构的顺序
- 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 多态案例一-计算器类
- 4.7.3 纯虚函数和抽象类
- 4.7.4 多态案例二-制作饮品
- 4.7.5 虚析构和纯虚析构
- 4.7.6 多态案例三-电脑组装
- 五、文件操作
- 5.1 文本文件
- 5.1.1 写文件
- 5.1.2 读文件
- 5.2 二进制文件
- 5.2.1 写文件
- 5.2.2 读文件
一、内存分区模型
C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域
- 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
- 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
- 栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
- 堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
内存四区意义：
不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程空间
1.1程序运行前
在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域
代码区：
- 存放CPU执行的机器指令
- 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
- 代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区：
- 全局变量和静态变量存放在此
- 全局区还包含了常量区，字符串常量和其他常量也存放在此
- 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放
ex：
// 全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;// 全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main()
{// 局部变量int a = 10;int b = 10;// 打印地址(int)&a // 13629532(int)&b // 13629520(int)&g_a //15646784(int)&g_b // 15646788//静态变量static int s_a = 10;static int s_b = 10;(int)&s_a // 15646792(int)&s_b // 15646796(int)&"hello world" // 15637396const int c_l_a = 10;const int c_l_b = 10;(int)&c_g_a // 15637564(int)&c_g_b // 15637568(int)&c_l_a // 13629508(int)&c_l_b // 13629496
}
小结：
全局区中存放全局变量、静态变量、常量
常量区中存放const修饰的全局变量和字符串常量
1.2程序运行后
栈区：
- 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等
- 注意：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
ex：
int* func()
{int a = 10; //局部变量 存放在栈区，栈区的数据在函数执行完后自动释放return &a; //返回局部变量的地址
}
int main()
{//接收func函数的返回值int* p = func();cout << "*p = " << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字，是因为编译器做了保留(在x86环境下)，x64两次都返回随机值cout << "*p = " << *p << endl;//第二次这个数据就不再保留system("pause");return 0;
}
输出
*p = 1
*p = 2052299144
堆区：
由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
在C++中主要利用new在堆区开辟内存
ex：
int* func()
{// 利用new关键字 可以将数据开辟到堆区// 指针本质上也是局部变量，放在栈内，指针保存的数据放在堆区int* p = new int(10);return p;
}
int main()
{// 在堆区开辟数字int* p = func();cout << "*p = " << *p << endl; // 解引用cout << "*p = " << *p << endl;system("pause");return 0;
}
输出
*p = 10
*p = 10
小结：
函数里的指针为局部变量，存放在栈内。指针保存的数据为指向堆区的地址，解引用堆区的地址获得堆区存放的值
1.3new操作符
C++中利用new操作符在堆区开辟数据
堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete
语法：new 数据类型
利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针。
void test()
{int* p = func();cout << "*p = " << *p << endl;cout << "*p = " << *p << endl;delete p; // 利用关键字delete来释放堆区中的数据cout << "*p = " << *p << endl; // 内存已经被释放，再访问就是非法操作，报错
}
开辟数组：
int *arr = new int[10]; //10代表数组中有十个元素
delete[] arr; // 释放数组时要加[]
二、引用
2.1 引用的基本使用
作用：给变量起别名
语法：数据类型 &别名 = 原名
ex:
void test()
{int a = 10;int& b = a;cout << a << "\t" << b << endl; // 10 10b = 20;cout << a << "\t" << b << endl; // 20 20
}
2.2 引用注意事项
- 引用必须初始化
- 引用在初始化后，不可更改
ex：
void test()
{int a = 10;// int &b; //错误，引用必须初始化int& b = a;int c = 20;b = c; // 赋值操作，而不是更改引用cout << &a << "\t" << &b << '\t' << &c << endl; // 可以发现a和b的地址是一样的，只是值都变成了20
}
2.3 引用做函数参数
作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参
优点：可以简化指针修改实参
ex：
void swap1(int* a, int* b)
{int tmp = *a;*a = *b;*b = tmp;
}void swap2(int &a, int &b)
{int c = 30;int tmp = a;a = c;b = tmp;
}void test()
{int a = 10;int b = 20;// swap1(&a, &b); // 地址传递，形参会修饰实参swap2(a, b); // 引用传递，同地址传递，形参也会修饰实参cout << "a=" << a << " b=" << b << endl;
}
小结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的，引用的语法更清晰简单。
2.4 引用做函数返回值
作用：引用是可以作为函数的返回值存在的
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值
ex：
// 1.不要返回局部变量的引用
int& test1()
{int a = 10; // 局部变量存放在四区中的栈区return a;
}// 2.函数的调用可以作为左值
int& test2()
{static int a = 10; // 静态变量，存放在全局区，在程序结束后系统释放return a;
}int main()
{//int& ref = test1();//cout << "ref = " << ref << endl; // 编译器保留输出正确结果//cout << "ref = " << ref << endl; // 局部变量内存释放结果错误int& ref = test2();cout << "ref = " << ref << endl; // 10test2() = 100; // 如果函数返回值是引用，这个函数调用可以作为左值cout << "ref = " << ref << endl; // 100，因为a的别名是ref2system("pause");return 0;
}
2.5 引用的本质
作用：引用的本质在C++内部实现是一个指针常量
ex：
// 发现是引用，转换为 int* const ref = &a
void func(int &ref)
{ref = 100;
}int main()
{int a = 10;// 自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改int& ref = a;ref = 20; // 内部发现ref是引用，自动帮我们转换为：*ref = 20；cout << "a = " << a << endl; // 20cout << "ref = " << ref << endl; // 20func(a);cout << "a = " << a << endl; // 100cout << "ref = " << ref << endl; // 100system("pause");return 0;
}
小结：C++推荐使用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了
2.6 常量引用
作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参
ex：
void showValue(const int& val)
{// val = 1000; // 不可更改cout << "val = " << val << endl;
}int main()
{// int a = 10;// int &ref = 10; 错误！！引用必须引用一块合法的内存空间// 加上const之后，编译器将代码修改成 int temp = 10; const int &ref = temp;const int& ref = 10;// ref = 20; // 加入const之后变为只读，不可以修改int a = 100;showValue(a); // 100cout << "a = " << a << endl; // 100system("pause");return 0;
}
小结：
const可以修饰：
- 变量
- 结构体
- 常量引用
三、函数提高
在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的
3.1 函数默认参数
语法：返回值类型 函数名 (参数=默认值) {}
ex：
//如果我们自己传入数据，就用自己的数据，如果没有，那么用默认值
// 注意：
//1.如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置往后，从左到右必须都有默认值
int func(int a, int b = 20, int c = 30)
{return a + b + c;
}//2.如果函数的声明有了默认参数，函数实现就不能有默认参数
//声明和实现只能有一个默认参数
int func2(int a = 30, int b = 50);
int func2(int a, int b)
{return a + b;
}int main()
{cout << func(10) << endl; // 60cout << func(10, 30) << endl; // 70cout << func2() << endl; // 80system("pause");return 0;
}
3.2 函数占位参数
C++中函数的形参列表可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法：返回值类型 函数名 (数据类型){}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术
ex：
void func(int a, int)
{cout << "func1" << endl;
}void func2(int a, int =10)
{cout << "func2" << endl;
}int main()
{func(10, 10); // func1func2(1); // func2func2(1); // func2system("pause");return 0;
}
3.3 函数重载
3.3.1 函数重载概述
作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足条件：
- 同一个作用域下
- 函数名称相同
- 函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同
注意：函数的返回值不可以作为函数重载的条件
//函数重载
//可以让函数名相同，提高复用性
//函数重载的满足条件:
//1.同一个作用域下 2.函数名称相同 3.函数参数类型不同，或者个数不同，或者顺序不同
void func()
{cout << "func 的调用" << endl;
}
//个数不同
void func(int a)
{cout << "func(int a) 的调用" << endl;
}
//参数类型不同
void func(double a)
{cout << "func(double a) 的调用" << endl;
}
//顺序不同
void func(int a, double b)
{cout << "func(int a,double b) 的调用" << endl;
}
void func(double a, int b)
{cout << "func(double a,int b) 的调用" << endl;
}
//注意事项
//函数的返回值不可以作为函数重载的条件
//int func(double a, int b)
//{// cout << "func(double a,int b) 的调用" << endl;
// return 0;
//}
int main()
{func(); // func 的调用func(10); // func(int a) 的调用func(3.14); // func(double a) 的调用func(10, 3.14); // func(int a,double b) 的调用func(3.14, 10); // func(double a,int b) 的调用system("pause");return 0;
}
其实有接收变量的情况下，函数的返回值也可以作为函数重载的条件
int func(int a, double b)
{cout << "func1" << endl; // 输出func1return 0;
}int func(int a, int b)
{cout << "func2" << endl;return 0;
}int main()
{int a = func(10, 3.14);system("pause");return 0;
}
3.3.2 函数重载注意事项
- 引用作为重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数
ex：
// 1.引用作为重载的条件
void func(int& a)
{cout << "func(int& a)调用" << endl;
}void func(const int& a)
{cout << "func(const int& a)调用" << endl;
}// 2.函数重载碰到默认参数
void func2(int a, int b = 10)
{cout << "func2(int a, int b = 10)调用" << endl;
}void func2(int a)
{cout << "func2(int a)调用" << endl;
}int main()
{int a = 10;func(a); // 输出func(int& a)调用func(10); // int &a=10 不合法； const int &a = 10 合法// 输出func(const int& a)调用//func2(10); // 当函数重载碰到默认参数，出现二义性，报错system("pause");return 0;
}
四、类对象
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
ex：
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，我们可以抽象成为类，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
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};
ex1：设计一个圆类，求圆的周长
#include <iostream>
using namespace std;const double PI = 3.14;class Circle
{// 访问权限
public: // 公共权限// 属性int radius;// 行为double cacluteZC(){return 2 * radius * PI;}};int main()
{// 通过圆类 创建具体的圆（对象）Circle c;// 给圆对象的属性进行赋值c.radius = 10;cout << c.cacluteZC() << endl; // 62.8system("pause");return 0;
}
ex2：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
class Student
{public:// 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string name;int number;void showInfo(){cout << "学生的姓名是：" << name << " 编号为：" << number << endl;}
};int main()
{Student s1;s1.name = "小葛";s1.number = 5332112;s1.showInfo(); // 学生的姓名是：小葛 编号为：5332112system("pause");return 0;
}
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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;// 访问权限：
// 公共权限pubic： 成员 类内可以访问 类外可以访问
// 保护权限protected： 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子可以访问父的保护内容
// 私有权限private： 成员 类内可以访问 类外不可以访问 子不可以访问父的私有内容class Person
{public:// 公共权限string m_Name;protected:// 保护权限string m_Car;private:// 私有权限int m_Password;public:void func(){m_Car = "拖拉机";m_Password = 123456;cout << m_Name << " " << m_Car << " " << m_Password << endl; // 李四 拖拉机 123456}
};int main()
{// 实例化具体对象Person p1;p1.m_Name = "李四";//p1.m_Car = "奔驰"; // 保护权限，protected成员，不可访问//p1.m_Password = 123; // 私有权限，private成员，不可访问p1.func();system("pause");return 0;
}
4.1.2 struct和class的区别
在C++中struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同
在C语言中struct结构体内不可以写函数，但是C++中可以
区别：
- struct默认权限为公共
- class默认权限为私有
class C1
{int a; // 默认权限为私有
};struct C2
{int b; // 默认权限为公有
};int main()
{C1 c1;c1.a = 5; // 无法访问private成员C2 c2;c2.b = 1;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
ex：
class Person
{public: void setName(string name){m_name = name;}string getName(){return m_name;}int getAge(){m_Age = 0;return m_Age;}void setAge(int age){if (age > 0 || age < 150){cout << "输入有误" << endl;return;}m_Age = age;}void setLover(string Lover){m_Lover = Lover;cout << m_Lover << endl;}private:string m_name; // 姓名 可读可写int m_Age; // 年龄 只读string m_Lover; // 情人 只写
};int main()
{Person p;p.setName("李四");cout << p.getName() << endl;p.setAge(1000);cout << p.getAge() << endl;p.setLover("小苍");//cout << p.m_Lover << endl; // 只写属性，不可以读取system("pause");return 0;
}
ex1：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
//1.创建立方体的类
//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
class Cube
{public:double getLength(){return m_L;}void setLength(double l){m_L = l;}double getWidth(){return m_W;}void setWidth(double w){m_W = w;}double getHeight(){return m_H;}void setHeight(double h){m_H = h;}double getArea(){return (m_H * m_L + m_L * m_W + m_H * m_W) * 2;}double getVolume(){return m_H * m_L * m_W;}// 成员函数bool isSame(Cube &c) // 拿面积相比；使用引用就是用原始数据，不会再拷贝出另外一份数据占用内存空间{if (getArea() == c.getArea()){return true;}else{return false;}}bool isCompleteSame(Cube &c){if (m_L == c.getLength() && m_W == c.getWidth() && m_H == c.getHeight()){return true;}else{return false;}}private:double m_L;double m_W;double m_H;
};// 全局函数
bool isSame(Cube c1, Cube c2)
{if (c1.getArea() == c2.getArea()){return true;}else{return false;}
}int main()
{Cube c1;Cube c2;c1.setHeight(2);c1.setLength(1);c1.setWidth(3);cout << c1.getVolume() << endl;cout << c1.getArea() << endl;c2.setHeight(2);c2.setLength(3);c2.setWidth(1);cout << c2.getVolume() << endl;cout << c2.getArea() << endl;// 利用成员函数判断bool flag1 = c1.isSame(c2);if (flag1){cout << "两cube面积相等" << endl;}else{cout << "面积不相等" << endl;}bool flag2 = c1.isCompleteSame(c2);if (flag2){cout << "且两cube完全相等" << endl;}else{cout << "但不完全相等" << endl;}// 利用全局函数判断bool flag3 = isSame(c1, c2);system("pause");return 0;
}
ex2：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
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;class Point
{public:double getAxisx(){return m_x;}void setAxisx(double x){m_x = x;}double getAxisy(){return m_y;}void setAxisy(double y){m_y = y;}private:double m_x;double m_y;
};class Circle
{public:double getRadius(){return radius;}void setRadius(double r){radius = r;}Point getCenter(){return center;}void setCenter(double x, double y){center.setAxisx(x);center.setAxisy(y);}private:double radius;Point center; // 在类中可以让另一个类 作为本类中的成员
};void calDistance(Point& p, Circle& c)
{double distance = pow(p.getAxisx() - c.getCenter().getAxisx(), 2) + pow(p.getAxisy() - c.getCenter().getAxisy(), 2); // 求幂需要用到math头文件double radius = pow(c.getRadius(), 2);if (distance == radius){cout << "点在圆上" << endl;}else if (distance > radius){cout << "点在圆外" << endl;}else{cout << "点在圆内" << endl;}
}int main()
{Point p1;Circle c1;p1.setAxisx(5);p1.setAxisy(3);c1.setCenter(5, 5);c1.setRadius(2);calDistance(p1, c1);system("pause");return 0;
}
分文件编写:
point.h
#pragma once // 防止头文件重复包含
#include <iostream>
using namespace std;class Point
{public:double getAxisx(); // 注意声明不需要加{}void setAxisx(double x);double getAxisy();void setAxisy(double y);private:double m_x;double m_y;
};
point.cpp
#include "point.h"double Point::getAxisx() // 要变成成员函数，需要加上对应类的作用域
{return m_x;
}void Point::setAxisx(double x)
{m_x = x;
}double Point::getAxisy()
{return m_y;
}void Point::setAxisy(double y)
{m_y = y;
}
circle.h
#pragma once // 防止头文件重复包含
#include <iostream>
#include "point.h" // 注意引入头文件，因为用到了Point类
using namespace std;class Circle
{public:double getRadius();void setRadius(double r);Point getCenter();void setCenter(double x, double y);private:double radius;Point center; // 在类中可以让另一个类 作为本类中的成员
};
circle.cpp
#include "circle.h";double Circle::getRadius()
{return radius;
}void Circle::setRadius(double r)
{radius = r;
}Point Circle::getCenter()
{return center;
}void Circle::setCenter(double x, double y)
{center.setAxisx(x);center.setAxisy(y);
}
main.cpp
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
#include "point.h"
#include "circle.h";void calDistance(Point& p, Circle& c)
{double distance = pow(p.getAxisx() - c.getCenter().getAxisx(), 2) + pow(p.getAxisy() - c.getCenter().getAxisy(), 2);double radius = pow(c.getRadius(), 2);if (distance == radius){cout << "点在圆上" << endl;}else if (distance > radius){cout << "点在圆外" << endl;}else{cout << "点在圆内" << endl;}
}int main()
{Point p1;Circle c1;p1.setAxisx(10);p1.setAxisy(9);c1.setCenter(10,0);c1.setRadius(10);calDistance(p1, c1);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，在某一天我们不用的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(如果你写了就用你的，否则就调用空的)
- 构造函数：主要作用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
- 程序在调用对象的时候会自动调用构造，无需手动调用，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，无需手动调用，而且只会调用一次
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public: // 调用的话需要在public作用域下才能访问到Person(){cout << "Person构造函数调用" << endl;};~Person(){cout << "Person析构函数调用" << endl;};
};void test1()
{Person p1; // 在栈上的数据，test1执行完毕后，会释放这个对象
}int main()
{//test1(); // 构造和析构都会被调用，因为函数执行完后就被释放Person p2; // 只有构造会被调用，因为还没有被释放system("pause");return 0; // 程序结束后p2才被释放
}
4.2.2 构造函数的分类及调用
两种分类方式：
按参数分为：有参构造和无参构造
按类型分为：普通构造和拷贝构造
三种调用方式：
- 括号法
- 显示法
- 隐式转换法
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:// 构造函数Person(){cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl;}Person(int a){age = a;cout << "Person 有参构造函数的调用" << endl;}// 拷贝构造函数Person(const Person &p){// 将传入的人身上的所有属性，拷贝到自己身上age = p.age;cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;}~Person(){cout << "Person 析构函数的调用" << endl;}int age;
};void test()
{// 1.括号法//Person p; // 默认构造函数//Person p2(10); // 有参构造函数//Person p3(p2); // 拷贝构造函数// 注意：调用默认构造函数不要加（）因为下面这行代码，编译器会认为是一个函数的声明就像void func()//Person p1();// 2.显示法Person p1;Person p2 = Person(10); // 有参构造函数Person p3 = Person(p2); // 拷贝构造函数Person(10); // 等号右侧单独拿出来叫匿名对象 特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象cout << "匿名对象Person(10)被回收了哈哈哈" << endl;// 注意：不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象 编译器会认为Person(p3)等价于Person p3; 即对象声明//Person(p3);// 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; // 拷贝构造
}int main()
{test();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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:// 构造函数Person(){cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl;}Person(int a){age = a;cout << "Person 有参构造函数的调用" << endl;}// 拷贝构造函数Person(const Person &p){age = p.age;cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;}~Person(){cout << "Person 析构函数的调用" << endl;}int age;
};void test01()
{Person p1(20);Person p2(p1);cout << p1.age << " " << p2.age << endl;
}// 2.值传递的方式，注意函数形参被赋值相当于拷贝构造
void doWork(Person p)
{}void test02()
{Person p;doWork(p);
}// 3.值方式返回局部对象，注意返回的是Person类
Person doWork2()
{Person p;cout << &p << endl;return p; // 这里返回的是拷贝后的p，而不是上面初始化的p
}void test03()
{Person p = doWork2();cout << &p << endl;
}int main()
{//test01();//test02();test03();system("pause");return 0;
}
4.2.4 构造函数的调用规则
默认情况下，C++编译器至少给一个类添加三个函数
- 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++不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造
- 如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数
ex：
class Person
{public: 构造函数//Person()//{// cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl;//}Person(int a){age = a;cout << "Person 有参构造函数的调用" << endl;}// 拷贝构造函数//Person(const Person &p)//{// age = p.age;// cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;//}~Person(){cout << "Person 析构函数的调用" << endl;}int age;
};void test01()
{Person p; // 此时如果用户提供有参构造，编译器不会自己提供默认构造，但会提供拷贝构造Person p1(3); // 如果用户仅提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数Person p2(p1); // 如果用户仅提供拷贝构造，这样初始化会报错 想要初始化只能Person p2 = Person(p2)
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
4.2.5 深拷贝与浅拷贝
深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑
浅拷贝：简单的赋值拷贝操作
深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:Person(){cout << "Person 的默认构造" << endl;}Person(int age, int height){p_age = age;p_height = new int(height);cout << "Person 的有参构造" << endl;}// 如果有指针存在，使用默认编译器的拷贝构造函数的话只能进行浅拷贝。当两个变量指向同一块儿内存时，在析构函数操作时会造成堆区内容的重复释放（第一次已经将该块内存删除掉了所以第二次找不到）Person(const Person &p){cout << "Person 拷贝构造调用" << endl;p_age = p.p_age;// 浅拷贝 p_height = p.p_height; 是编译器默认实现的代码// 深拷贝，用new在堆区开辟一块儿新的内存p_height = new int (*p.p_height); // *用来解引用}~Person(){if (p_height != NULL){delete p_height;p_height = NULL;}cout << "Person 析构函数调用" << endl;}int* p_height;int p_age;
};void test1()
{Person p1(1,180);cout << "p1的年龄为：" << p1.p_age << " p1的身高为：" << *p1.p_height << endl;Person p2(p1); // 因为在栈区，先进后出，所以先调用p2的析构函数cout << "p2的年龄为：" << p2.p_age << " p2的身高为：" << *p2.p_height << endl;
}int main()
{test1();system("pause");return 0;
}
小结：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题
4.2.6 初始化列表
作用：C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性
语法：构造函数(): 属性1(值1)，属性2(值2)，... {}
class Person
{public:// 传统初始化操作//Person(int a, int b, int c)//{// p_a = a;// p_b = b;// p_c = c;//}// 初始化列表初始化属性Person(int a, int b, int c) : p_a(a), p_b(b), p_c(c){}int p_a, p_b, p_c;
};int main()
{Person a(1, 2, 3);cout << a.p_a << a.p_b << a.p_c << endl; // 123system("pause");return 0;
}
4.2.7 类对象作为类成员
C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为 对象成员
例如：
class A {}
class B
{A a;
}
B类中有对象A作为成员，A为对象成员
那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Phone
{public:Phone(string phone){ph_name = phone;cout << "Phone 构造函数的调用" << endl;}~Phone(){cout << "Phone 析构函数的调用" << endl;}string ph_name;
};class Person
{public:// 这里之所以phone可以传string类型是因为隐式转换法：Phone p_phone = phone 等价于 Phone p_phone = Phone(phone)有参构造;Person(string name, string phone) :p_name(name), p_phone(phone){cout << "Person 构造函数的调用" << endl;}~Person(){cout << "Person 析构函数的调用" << endl;}string p_name;Phone p_phone;
};
// 当其它类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身。析构与构造相反
void test()
{Person p("小哥", "apple14");cout << p.p_name << "有" << p.p_phone.ph_name << endl;
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}
输出
Phone 构造函数的调用
Person 构造函数的调用
小哥有apple14
Person 析构函数的调用
Phone 析构函数的调用
小结：当其它类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身。析构与构造相反（栈）。
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
ex1：静态成员变量
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:// 类内声明static int m_A; // 静态成员变量private:static int m_B; // 静态成员变量也是有访问权限的
};
// 类外定义
int Person::m_A = 10; // 非静态数据不能在类的外部定义
int Person::m_B = 10;void test()
{// 1.通过对象Person p1;p1.m_A = 100;cout << p1.m_A << endl; // 100Person p2;p2.m_A = 200;cout << "p1:" << p1.m_A << endl; // 200 共享同一份数据，所以100被200覆盖cout << "p2:" << 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; // 私有对象不可访问
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}
ex2：静态成员函数
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:static void func(){m_a = 10; // 静态函数访问静态成员变量// 静态函数是独立存在的，发生在对象实例化之前，所以找不到指定的m_b//m_b = 20; // 静态成员函数不可以访问非静态成员变量，因为无法区分到底是哪个实例化对象的m_bcout << "static void func调用" << endl;}static int m_a;int m_b;private:// 静态成员一样有访问权限static void func2(){cout << "static void func2的调用" << endl;}
};
int Person::m_a = 0; // 类内定义后必须类外初始化void test()
{Person p;p.func();cout << p.m_a << endl;Person p1;p1.func(); // 所有对象共享同一个函数，在p的操作基础上做赋值Person::func(); //Person::func2(); // 类外访问不到私有的静态成员函数
}int main()
{test();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
ex：
// 成员变量和成员函数是分开存储的
class Person
{// 如果是空类型的话 实例化对象占1内存
public:int a; // 非静态成员变量 属于类的对象上static int b; // 静态成员变量 不属于类对象上void func1() {}; // 非静态成员函数 不属于类对象上static void func2() {}; // 静态成员函数 不属于类对象上
};void test()
{Person p;p.a = 3; // 测试类内初始化cout << (p.a == 3) ? 1 : 2; // 1cout << sizeof(p) << endl; // 4
}
4.3.2 this指针概念
上述我们得知在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是哪个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针，this指针来解决上述问题。即this指针指向被调用的成员函数所属的对象
this指针是隐含在每一个非静态成员函数内的一种指针
this指针不需要定义，直接使用即可
this指针的用途：
- 当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
- 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可以使用return *this
class Person
{public:Person(int age){// this指针指向的是被调用的成员函数所属的对象pthis->age = age;}Person& personAddAge(Person& p){this->age += p.age;// this指针指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体return *this; // 输出的是p2，加引用的话一直是p2本体，若不加引用则为拷贝构造出来的新对象}int age;
};void test()
{// 1.解决名称冲突// 2.返回对象本身用*thisPerson p1(10);Person p2(p1);// 链式编程思想p2.personAddAge(p1).personAddAge(p1).personAddAge(p2);cout << p2.age << endl;
}
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
ex：
class Person
{public:void showClassName(){cout << "this is Person class" << endl;}void showPersonAge(){// 报错原因是因为传入的指针为NULLif (this == NULL){return;}cout << "age =" << m_Age << endl;}int m_Age;
};void test()
{Person *p = NULL;p->showClassName(); // 空指针 可以调用成员函数p->showPersonAge(); // 但是如果成员函数用到了this指针，就会报错
}
4.3.4 const修饰成员函数
常函数：
- 成员函数后加const后我们称这个函数为常函数
- 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
ex：
class Person
{public:void showPerson() const{//this->m_A = 10; 在常函数内this指针不可以修改指针的指向//this = NULL;this->m_B = 10;}void func(){}int m_A;mutable int m_B; // 特殊变量 即使在常函数中也可以修改这个值
};void test1()
{Person p;p.showPerson();}// 常对象
void test2()
{const Person p; // 在对象前加const，变为常对象//p.m_A = 10;p.m_B = 100; // mutable的作用// 常对象只能调用常函数p.showPerson();//p.func(); // 常对象不可以调用普通的成员函数，因为普通成员函数可以修改属性的值
}
4.4 友元
举个例子，生活中你的家里有客厅(Public), 有你的我是(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朋友进去。
在程序里，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术
友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员
友元的关键字为friend
友元的三种实现：
- 全局函数做友元
- 类做友元
- 成员函数做友元
4.4.1 全局函数做友元
class Building
{friend void goodGay(Building& b); // goodGay全局函数是Building的友元，可以访问Builiding中的私有成员
public:Building(){bed = "席梦思";desk = "宜家";}private:string bed;string desk;
};
// 全局函数
void goodGay(Building& b)
{cout << b.bed << endl; // 席梦思cout << b.desk << endl; // 宜家
}void test01()
{Building b;goodGay(b);
}
4.4.2 类做友元
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Building; // 相当于提前对类的声明！！否则Building *b会报错
class GoodGay
{public:GoodGay();void visit();Building* b;
};class Building
{friend class GoodGay;
public:Building();string bedroom;private:string desk;
};// 类外写成员函数
Building::Building()
{this->bedroom = "席梦思";this->desk = "宜家";
}GoodGay::GoodGay()
{this->b = new Building;
}void GoodGay::visit()
{cout << b->bedroom << endl;// 定义友元才能访问私有属性cout << b->desk << endl;
}void test01()
{GoodGay g;g.visit();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
4.4.3 成员函数做友元
ex：
class Building; // 相当于提前对类的声明！！否则Building *b会报错
class GoodGay
{public:GoodGay();void visit1(); // 让visit1函数可以访问Building的私有成员void vist2(); // 让visit2函数不可以访问Building的私有成员Building* b;
};class Building
{friend void GoodGay::visit1(); // 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
public:Building();string bedroom;private:string desk;
};
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
对于内置数据类型，编译器知道如何进行运算，不可能改变
通过自己写成员函数，实现两个对象相加属性后返回新的对象
编译器给起了一个通用名称，通过成员函数重载+号，或通过全局函数重载+号
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:Person(int height, int weight){this->height = height;this->weight = weight;}// 1.成员函数重载+号//Person operator+(Person &p)//{// Person temp(this->height + p.height, this->weight + p.weight);// return temp;//}int height;int weight;
};// 2.全局函数重载+号
Person operator+(Person& p1, Person& p2)
{Person temp(p1.height + p2.height, p1.weight + p2.weight);return temp;
}// 函数重载的版本
Person operator+(Person& p1, int num)
{Person temp(p1.height + num, p1.weight + num);return temp;
}void test01()
{Person p1(180, 60);Person p2(150, 40);Person p3 = p1 + p2;cout << p3.height << " " << p3.weight << endl; // 330 100// 运算符也可以发生函数重载Person p4 = p1 + 10; // person+intcout << p4.height << " " << p4.weight << endl; // 190 70
}int main()
{test01();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
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
public:Person(int a, int b){height = a;weight = b;}private:// 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//void operator<<(cout)//{//}int height;int weight;
};// 全局函数实现左移重载
// ostream对象只能有一个，所以不能复制，只能引用。
// cout << ... << endl之前返回值要用ostream对象，所以函数return返回值用ostream
ostream &operator<<(ostream& cout, Person& p)
{cout << p.height << " " << p.weight << endl;return cout;
}void test01()
{Person p1(30, 3);cout << p1 << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
小结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型
4.5.3 递增运算符重载
作用：通过重载递增运算符，实现自己的整形数据
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person p);
public:Person(int a){this->m_age = a;}// 前置++Person& operator++() // 链式思想 返回引用是为了一直对一个数据进行递增操作{// 先++this->m_age++;// 再将自身返回return *this;}// 后置++// int代表占位参数 可以用来区分前置和后置（编译器这个大聪明自己能区分）Person operator++(int) // 局部对象，操作完后内存释放，如果使用引用是非法操作{Person temp = m_age;m_age++;return temp;}private:int m_age;
};ostream &operator<<(ostream& cout, Person p)
{cout << p.m_age;return cout;
}void test01()
{Person p(10);cout << p << endl; // 10cout << ++p << endl; // 11// cout << ++(++p) << endl; // 前置递增可做链式操作cout << p++ << endl; // 11 // 后置递增不能做链式运算cout << p << endl; // 12
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
小结：前置递增返回引用，后置递增返回值
4.5.4 赋值运算符重载
C++编译器至少给一个类添加4个函数
- 默认构造函数(无参，函数体为空)
- 默认析构函数(无参，函数体为空)
- 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
- 赋值运算符operator=，对属性进行值拷贝
如果类中属性指向堆区，做赋值操作也会出现深浅拷贝问题
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:Person(int a){// 将年龄数据开辟到堆区age = new int(a);}// 重载赋值运算符Person& operator=(Person& p) // 此处引用传回本体，否则会使用默认的拷贝构造副本（相同值）再次重复调用析构函数重复释放堆区引发异常。{if (this->age != NULL){delete this->age;this->age = NULL;}// 编译器提供的代码是浅拷贝// age = p.age;// 提供深拷贝 解决浅拷贝问题this->age = new int(*p.age);// 返回自身 链式对象思想return *this;}~Person(){if (this->age != NULL){delete this->age;this->age = NULL;}}int *age; // 此处定义指针！
};void test01()
{Person p1(3);Person p2(6);Person p3(9);p3 = p2 = p1;cout << *p3.age << " " << *p2.age << " " << *p1.age << endl; // 3 3 3}int main()
{test01();//int a = 10;//int b = 20;//int c = 30;//c = b = a;//cout << c << " " << b << " " << a << endl; // 10 10 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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Person
{public:Person(int age, int height){this->age = age;this->height = height;}bool operator==(Person &p){if (this->age == p.age && this->height == p.height){return true;}else{return false;}}bool operator!=(Person& p){if (this->age == p.age && this->height == p.height){return false;}else{return true;}}int age;int height;
};void test01()
{Person p1(3, 10);Person p2(3, 10);cout << (p1 == p2) << endl;cout << (p1 != p2) << 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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class MyString
{public:void operator()(string s){cout << s << endl;}
};class MyAdd
{public:void operator()(int a, int b){cout << a + b << endl;}
};void test01()
{// 重载的（）操作符 也称为仿函数MyString s;s("Fuck Rory");
}void test02()
{MyAdd madd;madd(3, 4);// 匿名对象调用 MyAdd()相当于初始化默认构造MyAdd()(3, 5);
}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，如动物类下有猫与狗类，猫与狗类下又有不同的品种类
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，有公共的头部，底部，甚至左侧列表，只有中心内容不同
接下俩分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处
普通实现：
//Java页面
class Java
{public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "JAVA学科视频" << endl;}
};
//Python页面
class Python
{public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "Python学科视频" << endl;}
};
//C++页面
class CPP
{public:void header(){cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;}void footer(){cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;}void left(){cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;}void content(){cout << "C++学科视频" << endl;}
};void test01()
{//Java页面cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;Java ja;ja.header();ja.footer();ja.left();ja.content();cout << "--------------------" << endl;//Python页面cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;Python py;py.header();py.footer();py.left();py.content();cout << "--------------------" << endl;//C++页面cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;CPP cp;cp.header();cp.footer();cp.left();cp.content();
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
继承实现：
语法：class A : public B;
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{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 Base
{public:void content(){cout << "Java学科视频" << endl;}
};class Python :public Base
{public:void content(){cout << "Python学科视频" << endl;}
};class CPP :public Base
{public:void content(){cout << "CPP学科视频" << endl;}
};void test01()
{cout << "Java下载视频页面如下：" << endl;Java ja;ja.header();ja.footer();ja.left();ja.content();cout << "----------------------------" << endl;cout << "Python下载视频页面如下：" << endl;Python py;py.header();py.footer();py.left();py.content();cout << "----------------------------" << endl;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;
}
小结：
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。
从基类继承过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性
4.6.2 继承方式
继承的语法：class 子类：继承方式 父类
继承方式一共有三种：
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public:int B_a;
protected:int B_b;
private:int B_c;
};// 公共继承
class Son1 : public Base
{public:void func(){B_a; // 父类中的公共成员 到子类仍然是公共权限B_b; // 父类中的保护成员 到子类仍然是保护权限//B_c; // 父类中的私有成员 子类访问不到}
};void myClass()
{Son1 s1;s1.B_a; // 对象只能访问到公共权限
}// 保护继承
class Son2 : protected Base
{public:void func(){B_a; // 父类中公共成员 到子类变为保护权限B_b; // 父类中的保护成员 到子类变为保护权限//B_c; // 父类中私有成员 子类访问不到}
};void myClass2()
{Son2 s2;//s2.B_a; // B_a变为保护权限 因此类外访问不到//s2.B_b; // B_b变为保护权限 不可访问
}// 私有继承
class Son3: private Base
{void func(){B_a; // 父类中的公共成员 到子类变为私有权限B_b; // 父类中保护成员 到子类变为私有权限//B_c; // 父类中私有成员 到子类访问不到}
};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//B_a;//B_b;//B_c;}
};int main()
{system("pause");return 0;
}
小结：私有权限都不可以继承，其他权限满足就近原则
4.6.3 继承中的对象模型
问题：从父亲继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public:int a;
protected:int b;
private:int c; // 私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};// 利用开发人员命令提示工具查看对象模型 输出：
// class Son size(16):
//+-- -
//0 | +-- - (base class Base)
//0 | | a
//4 | | b
//8 | | c
//| +-- -
//12 | d
//+ -- -
class Son : public Base
{public:int d;
};void test01()
{Son s;// 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 是被编译器给隐藏了 因此访问不到 但确实被继承下去了（在内存中）cout << sizeof(Son) << endl; // 16cout << sizeof(s) << endl; // 16
}int main()
{test01();
}
小结：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 继承中构造和析构的顺序
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？
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public:Base(){cout << "Base的构造函数" << endl;}~Base(){cout << "Base的析构函数" << endl;}
};class Son : Base
{public:Son(){cout << "Son的构造函数" << endl;}~Son(){cout << "Son的析构函数" << endl;}
};void test01()
{// 继承中的构造和析构顺序如下：// 先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造顺序相反Son s;
}int main()
{test01();
}
输出
Base的构造函数
Son的构造函数
Son的析构函数
Base的析构函数
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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public:Base(){B_a = 100;}void func(){cout << "Base - func调用" << endl;}void func(int a){cout << "Base - func(int a)调用" << endl;}public:int B_a;
};class Son : public Base
{public:Son(){B_a = 200;}void func(){cout << "Son - func调用" << endl;}public:int B_a;
};void test01()
{Son s;cout << s.B_a << endl; // 200s.func(); // Son - func调用//s.func(1); // 此时会报错。因为如果子类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cout << s.Base::B_a << endl;s.Base::func();s.Base::func(10); // 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
}int main()
{test01();
}
输出
200
Son - func调用
100
Base - func调用
Base - func(int a)调用
小结：
1. 子类对象可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
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再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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public:static void func(){B_a += 10;cout << "Base - static void func()" << endl;}static void func(int a){B_a += a;cout << "Base - static void func(int a)" << endl;}static int B_a;
};
int Base::B_a = 10;class Son : public Base
{public:static void func(){B_a += 10;cout << "Son - static void func()" << endl;}static int B_a;
};
int Son::B_a = 20;// 同名成员属性
void test01()
{// 通过对象访问Son s;cout << s.B_a << endl;cout << s.Base::B_a << endl;// 通过类名访问cout << Son::B_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cout << Son::Base::B_a << endl;
}// 同名成员函数
void test02()
{Son s;s.func();s.Base::func();cout << s.B_a << endl;cout << s.Base::B_a << endl;Son::func();Son::Base::func();// 子类出现和父类同名静态成员函数，也会隐藏父类中所有同名成员函数// 如果像访问父类中被隐藏同名成员，需要加作用域Son::Base::func(100);cout << s.B_a << endl;cout << s.Base::B_a << endl; // 子类和父类的静态成员变量是分开运算的
}int main()
{test01();test02();
}
小结：
同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）
4.6.7 多继承语法
C++允许一个类继承多个类
语法：class 子类：继承方式 父类1，继承方式 父类2...
多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
C++实际开发中不建议用多继承
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base1
{public:Base1(){B_a = 100;}public:int B_a;
};class Base2
{public:Base2(){B_a = 200;}public:int B_a;
};class Son : public Base1, public Base2
{public:Son(){B_a = 30;B_b = 40;}int B_a;int B_b;
};// 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(s) << endl; // 16cout << s.B_a << endl; // 30cout << s.Base1::B_a << endl; // 100cout << s.Base2::B_a << endl; // 200
}int main()
{ test01();
}
小结：
多继承中如果父类出现了同名情况，子类使用时要加作用域
4.6.8 菱形继承
菱形继承概念：
两个派生类继承同一个基类
又有某个类同时继承着两个派生类
这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承
**小案例：**动物类下有羊和驼两个派生类，而羊驼又继承这两个派生类
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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;// 动物类
class Animal
{public:int age;
};// 利用虚继承 解决菱形继承问题
// 继承之前 加上关键字virtual变为虚继承
// Animal类称为 虚基类// 羊类
class Sheep : virtual public Animal {};
// 驼类
class Tuo : virtual public Animal {};
// 羊驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};void test01()
{SheepTuo sp;sp.Sheep::age = 100;sp.Tuo::age = 200;// 当菱形继承，两个父类拥有相同的数据，需要加以作用域区分cout << sp.Sheep::age << endl; // 200 如果不加virtual输出100cout << sp.Tuo::age << endl; // 200 如果不加virtual输出200// 这份数据我们知道 只有一份就可以了，菱形继承导致数据有两份，资源浪费cout << sp.age << endl; // 200
}int main()
{test01();
}
小结：
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：使用虚指针vptr占位
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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;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virtual void speak(){cout << "动物在说话" << endl;}
};class Cat : public Animal
{public:void speak(){cout << "小猫说话" << endl;}
};class Dog : public Animal
{public:void speak(){cout << "小狗说话" << endl;}
};// 地址早绑定 在编译阶段确定函数地址 父类不加virtual cat.Dospeak会调用父类
// 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。父类加virtual cat.Dospeak会调用子类// 动态绑定满足条件
// 1. 继承
// 2. 子类要重写父类的虚函数
// 多态使用：
// 父类指针或引用指向子类对象void Dospeak(Animal& animal) // Animal &animal = cat; 父类指针或引用指向子类对象
{animal.speak();
}void test1()
{Cat cat;Dospeak(cat); // 小猫说话Dog dog;Dospeak(dog); // 小狗说话
}int main()
{test1();
}
小结：
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 (子类重写父类中的虚函数)
4.7.2 多态案例一-计算器类
案例描述：
分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类
多态的优点：
- 代码组织结构清晰
- 可读性强
- 利于前期和后期的扩展以及维护
ex：
#include <iostream>
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，需要修改源码
// //在真实开发中 提出 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;
//};// 多态实现
// 抽象计算器类
// 多态优点：代码组织结构清晰，可读性强，利于前期的扩展以及维护
class Calculator
{public:virtual int func(){return 0;}int a;int b;
};class AddCal : public Calculator
{public:int func(){return a + b;}
};class SubCal : public Calculator
{public:int func(){return a - b;}
};class MulCal : public Calculator
{public:int func(){return a * b;}
};// 可扩展任意计算器功能void test1()
{Calculator* ac = new AddCal; // 这里注意要用父类指针 指向子类对象ac->a = 10;ac->b = 10;cout << ac->a << "+" << ac->b << " = " << ac->func() << endl;delete ac; // 用完了记得销毁ac = new SubCal;ac->a = 10;ac->b = 10;cout << ac->a << "-" << ac->b << " = " << ac->func() << endl;delete ac; // 用完了记得销毁ac = new MulCal;ac->a = 10;ac->b = 10;cout << ac->a << "*" << ac->b << " = " << ac->func() << endl;delete ac; // 用完了记得销毁
}int main()
{test1();
}
小结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多
4.7.3 纯虚函数和抽象类
在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容（猫狗说话，而不是动物说话）
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，这个类也成为抽象类
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
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Base
{public: // 纯虚函数// 类中只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类// 抽象类特点：// 1.抽象类无法实例化对象// 2.子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类virtual void func() = 0;
};class Son : public Base
{public:virtual void func(){cout << "func调用" << endl;}
};void test1()
{// 无法 Base *base 或 Base baseBase* base = new Son;base->func();delete base; // 记得销毁进程
}int main()
{test1();
}
4.7.4 多态案例二-制作饮品
案例描述：
制作饮品的大致流程为：煮水-冲泡-倒入杯中-加入辅料
利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class DrinkMake
{public:virtual void Zhushui() = 0;virtual void Chongpao() = 0;virtual void Daoru() = 0;virtual void Zuoliao() = 0;void make(){Zhushui();Chongpao();Daoru();Zuoliao();}
};class Caffe : public DrinkMake
{void Zhushui(){cout << "煮恒大冰泉" << endl;}void Chongpao(){cout << "冲泡咖啡" << endl;}void Daoru(){cout << "倒入杯中" << endl;}void Zuoliao(){cout << "加点牛奶和糖" << endl;}
};class Tea :public DrinkMake
{void Zhushui(){cout << "煮自来水" << endl;}void Chongpao(){cout << "冲泡茶叶" << endl;}void Daoru(){cout << "倒入杯中" << endl;}void Zuoliao(){cout << "加点绿叶子" << endl;}
};void test1()
{DrinkMake* dm = new Caffe;dm->make();delete dm;cout << "----------------------" << endl;dm = new Tea;dm->make();delete dm;
}int main()
{test1();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后 类名::~类名(){}
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class Animal
{public:Animal(){cout << "Animal构造函数调用" << endl;}virtual void Speak() = 0;// 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;//}// 纯虚析构函数（虚析构和纯虚析构只能存在一个） 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virtual ~Animal() = 0;
};Animal::~Animal()
{cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}class Cat : public Animal
{public:Cat(string name){cout << "Cat构造函数调用" << endl;m_name = new string(name); // 堆区数据，需要虚析构函数释放}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;}}string* m_name;
};void test1()
{Animal* animal = new Cat("Tom");animal->Speak();// 父类指针在析构的时候 不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露delete animal;
}int main()
{test1();system("pause");return 0;
}
小结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
4.7.6 多态案例三-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）
将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商
创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口
测试时组装三台不同的电脑进行工作
ex：
#include <iostream>
using namespace std;class CPU
{public:virtual void calculate() = 0; // 虚函数也别忘写public！！
};class Card
{public:virtual void display() = 0;
};class Memory
{public:virtual void store() = 0;
};class Company
{public:Company(CPU* cpu, Card* card, Memory* mem){m_cpu = cpu;m_card = card;m_mem = mem;}void make(){m_cpu->calculate();m_card->display();m_mem->store();}~Company(){if (m_cpu != NULL){delete m_cpu;m_cpu = NULL;}if (m_card != NULL){delete m_card;}if (m_mem != NULL){delete m_mem;}}private:CPU* m_cpu;Card* m_card;Memory* m_mem;
};class IntelCPU :public CPU
{virtual void calculate(){cout << "Intel的CPU制作中" << endl;}
};class IntelCard :public Card
{virtual void display(){cout << "Intel的显卡制作中" << endl;}
};class IntelMem :public Memory
{virtual void store(){cout << "Intel的内存条制作中" << endl;}
};class LenovoCPU :public CPU
{virtual void calculate(){cout << " Lenovo的CPU制作中" << endl;}
};class LenovoCard :public Card
{virtual void display(){cout << " Lenovo的显卡制作中" << endl;}
};class LenovMem :public Memory
{virtual void store(){cout << " Lenovo的内存条制作中" << endl;}
};void test01()
{cout << "第一台电脑制作中" << endl;Company* c1 = new Company(new IntelCPU, new IntelCard, new IntelMem);c1->make();delete c1;cout << "--------------------------" << endl;cout << "第二台电脑制作中" << endl;Company* c2 = new Company(new IntelCPU, new IntelCard, new IntelMem);c2->make();delete c2;cout << "--------------------------" << endl;cout << "第三台电脑制作中" << endl;Company* c3 = new Company(new LenovoCPU, new LenovoCard, new LenovMem);c3->make();delete c3;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
五、文件操作
程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放
通过文件可以将数据持久化
C++中对文件操作需要包含头文件< fstream >
文件类型分为两种：
- 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
- 二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂他们
操作文件的三大类：
- ofstream：写操作
- ifstream：读操作
- fstream：读写操作
5.1 文本文件
5.1.1 写文件
写文件步骤如下：
- 包含头文件
#include - 创建流对象
ofstream ofs; - 打开文件
ofs.open(“文件路径”，打开方式); - 写数据
ofs << “写入的数据”; - 关闭文件
ofs.close();
文件打开方式：
| 打开方式 | 解释 |
|---|---|
| ios::in | 为读文件而打开文件 |
| ios::out | 为写文件而打开文件 |
| ios::ate | 初始位置：文件尾 |
| ios::app | 追加方式写文件 |
| ios::trunc | 如果文件存在先删除，再创建 |
| ios::binary | 二进制方式 |
注意：文件打开方式可以配合使用，利用 | 操作符
例如：用二进制方式写文件ios::binary | ios::out
ex：
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;void test01()
{ofstream ofs;ofs.open("test.txt", ios::out);ofs << "姓名：小李" << endl;ofs << "年龄：13" << endl;ofs << "性别：男" << endl;ofs.close();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
小结：
- 文件操作必须包含头文件fstream
- 读文件可以利用ostream类，或者fstream类
- 打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式
- 利用<<可以向文件中写数据 输出流
- 操作完毕，要关闭文件
5.1.2 读文件
读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于其比较多
读文件步骤如下：
- 包含头文件
#include - 创建流对象
ifstream ifs; - 打开文件并判断文件是否打开成功
ifs.open(“文件路径”，打开方式); - 读数据
四种方式读取 - 关闭文件
ifs.close();
ex：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;void test01()
{ifstream ifs;ifs.open("test.txt", ios::in);if (!ifs.is_open()){cout << "文件打开失败" << endl;return;}// 第一种//char buf[1024] = { 0 };//while (ifs >> buf)//{// cout << buf << endl;//}// 第二种//char buf[1024] = { 0 };//while (ifs.getline(buf, sizeof(buf)))//{// cout << buf << endl;//}// 第三种//string buf;//while (getline(ifs, buf))//{// cout << buf << endl;//}// 第四种char c;while ((c = ifs.get()) != EOF){cout << c;}ifs.close();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
小结：
- 读文件可以利用ifstream，或者fstream类
- 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
- close关闭文件
5.2 二进制文件
以二进制的方式对文件进行读写操作，打开方式要指定为
ios::binary
5.2.1 写文件
二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型：ostream& write(const char* buffer, int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
ex：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;class Person
{public:char m_Name[64];int m_age;
};void test01()
{// 1.包含头文件// 2.创建流对象ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);// 3.打开文件//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);// 4.写文件Person p = { "张三", 18 };ofs.write((const char*)&p, sizeof(Person));// 5.关闭文件ofs.close();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
5.2.2 读文件
二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型：```istream& read(char *buffer, int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
ex：
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;class Person
{public:char m_Name[64];int m_age;
};void test01()
{// 1.包含头文件// 2.创建流对象ifstream ifs;// 3.打开文件 判断文件是否打开成功ifs.open("person.txt", ios::in | ios::binary);if (!ifs.is_open()){cout << "文件打开失败" << endl;return;}// 4.读文件Person p;ifs.read((char*)&p, sizeof(Person)); // 读到Person类的p对象里cout << "姓名：" << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_age << endl;// 5.关闭文件ifs.close();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}
文件输入流对象 可以通过read函数 以二进制方式读取数据
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