C++学习系列（二）—— 核心编程（面向对象）

原文链接： https://www.wkeyu.cn/232.html

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。
代码仓库：https://github.com/Kerry-yu/Cpp_Learn

1. 内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量等
堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收

内存四区意义：

不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

在程序编译后，生成了exe的可执行程序，未执行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

全局区还包括了常量区，字符串常量和其他常量也存放在此

该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;//创建全局变量
int  g_a = 10;
int g_b = 10;
//const修饰的全局变量，全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main()
{//创建普通局部变量int a = 10;int b = 10;cout << "局部变量a的地址为：" << (int)&a << endl;cout << "局部变量b的地址为：" << (int)&b << endl;cout << "全局变量g_a的地址为：" << (int)&g_a << endl;cout << "全局变量给g_b的地址为：" << (int)&g_b << endl;//静态变量  在普通变量前面加static，属于静态变量static int s_a = 10;static int s_b = 10;cout << "静态变量g_a的地址为：" << (int)&s_a << endl;cout << "静态变量给g_b的地址为：" << (int)&s_b << endl;//常量//字符串常量cout << "字符串常量给g_b的地址为：" << (int)&"hello world" << endl;//const修饰的变量//const修饰的全局变量   const修饰的局部变量cout << "全局常量给c_g_b的地址为：" << (int)&c_g_b << endl;cout << "全局常量给c_g_b的地址为：" << (int)&c_g_b << endl;int c_l_a = 10;cout << "局部常量给c_l_a的地址为：" << (int)&c_l_a << endl;return 0;
}

打印结果：

总结：

C++中在程序运行前分为全局区和代码区
代码区特点是只读和共享
全局区中存放全局变量、静态变量、常量
常量区中存放const修饰的全局常量和字符串常量

1.2 程序运行后

栈区： 由编译器字符分配释放，存放函数的参数值，局部变量等

注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int* func()
{int a = 10;return &a;
}
int main()
{int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;return 0;
}

堆区： 由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收，在C++中主要利用new在堆区开辟内存

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int* func()
{int a = 10;return &a;
}
int main()
{int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;return 0;
}

1.3 new操作符

C++中利用new操作符在堆区开辟数据

堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete

语法：new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1：基本语法：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//1.new的基本语法
int* func()
{//在堆区创建整型数据//new返回是 该数据类型的指针int* p = new int(10);return p;
}void test01()
{int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;//如果想释放堆区的数据，利用关键字deletedelete p;//cout << *p << endl; 内存已经被释放，再次访问就是非法操作
}
int main()
{test01();test02();return 0;
}

示例2：开辟数组

//2.在堆区利用new开辟数组
void test02()
{//创建10整型数据的数组，在堆区int* arr = new int[10];for (int i = 0; i < 10; i++){arr[i] = i + 100;}for (int i = 0; i < 10; i++){cout << arr[i] << endl;}//释放堆区数组 要加[]delete[] arr;
}

2. 引用

2.1 引用的基本使用

作用： 给变量起别名

语法：数据类型 &别名 = 原名

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{//引用基本语法//数据类型 & 别名=原名int a = 10;int& b = a;cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;b = 100;cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;return 0;
}

2.2 引用的注意事项

引用必须初始化
引用在初始化后，不可以改变

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;int main()
{int a = 10;//1. 引用必须初始化int& b = a;//2. 引用在初始化后，不可以改变int c = 20;b = c;//赋值操作，而不是更改引用cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;cout << "c=" << c << endl;return 0;
}

2.3 引用做函数参数

作用： 函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点： 可以简化指针修改实参

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//交换函数
//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}
//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b)
{int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}
//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}
int main()
{int a = 10;int b = 20;//mySwap01(a, b);//mySwap02(&a, &b);mySwap03(a, b);cout << "a=" << a << endl;cout << "b=" << b << endl;return 0;
}

通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的，引用的语法更清楚简单

2.4 引用做函数返回值

作用： 引用是可以作为函数返回值存在的

注意： 不要返回局部变量引用

用法： 函数调用作为左值

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//引用做函数的返回值
//1. 不要返回局部变量的引用
int& test01()
{int a = 10;//局部变量存放在栈区return a;
}
//2. 函数的调用可以作为左值
int& test02()
{static int a = 10;//静态变量存放在全局区，程序结束后由系统释放return a;
}int main()
{int& ref = test01();cout << "ref=" << ref << endl;//第一次结果正确，因为编译器做了保留cout << "ref=" << ref << endl;//第二次结果错误，因为a的内存已经释放int& ref2 = test02();cout << "ref2=" << ref2 << endl;cout << "ref2=" << ref2 << endl;test02() = 1000;//如果函数的返回值是一个引用，这个函数调用可以作为左值cout << "ref2=" << ref2 << endl;cout << "ref2=" << ref2 << endl;return 0;
}

2.5 引用的本质

本质： 引用其本质在c++内部实现是一个指针常量

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//发现是引用，转换为int *const ref=&a;
void func(int& ref)
{ref = 100;//ref是引用，转换为"ref=100"
}int main()
{int a = 10;//自动转换为 int* const ref =&a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改int& ref = a;ref = 20;//内部发现ref是引用，自动帮我们转换为：*ref = 20;cout << "a:" << a << endl;cout << "ref:" << ref << endl;func(a);return 0;
}

结论： C++推荐使用引用技术，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： 常量主要是用来修饰形参，防止误操作

在函数形参列表中，可以加=const修饰形参，防止形参改变实参

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//常量引用
//使用场景：用来修饰形参，防止误操作//打印数据函数
void showValue(const int& val)
{cout << "val=" << val << endl;
}int main()
{int a = 10;//int& ref = 10;//引用必须引一块合法的空间//加上const之后，编译器将代码修改 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);return 0;
}

3. 函数提高

3.1 函数默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的

语法：返回值类型函数名（参数=默认值）{}

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//函数默认参数
int func(int a, int b = 20, int c = 30)
{return a + b + c;
}
//注意事项
//1. 如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置之后，从左到右都必须有默认值
//int func2(int a = 10, int b, int c)
//{//  return a + b + c;
//}
//2. 函数声明和函数实现只能有一个有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 20);
int func2(int a, int b)
{return a + b;
}int main()
{//若自己传入数据，就用自己的；若没传数据，就用默认的cout << func(10) << endl;cout << func(10, 30) << endl;return 0;
}

注意事项：

若自己给函数传入数据，就用自己的；若没传数据，就用默认的
如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置之后，从左到右都必须有默认值
函数声明和函数实现只能有一个有默认参数

3.2 函数占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置

语法：返回值类型函数名 (数据类型){}

在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

示例：

//函数占位参数，占位参数也可以有默认参数
#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//占位参数
//占位参数 还可以有默认参数
void func(int a,int =10)
{cout << "this is func" << endl;
}
int main()
{func(10,10);return 0;
}

3.3 函数重载

3.3.1 函数重载概述

作用： 函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

同一个作用域下
函数名称相同
函数参数类型不同 或者个数不同或者顺序不同

注意： 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//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. 函数名称不同
//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;
}
void func(int a)
{cout << "func(int a)的调用!" << endl;
}
void func(double a)
{cout << "func(double a)的调用!!" << endl;
}int main()
{func(10);func(3.14);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

示例：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//函数重载的注意事项
//1. 引用作为重载的条件
void func(int &a)
{cout << "fun(int &a)调用" << endl;
}
void func(const int& a)
{cout << "fun(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 << "fun2(int a)调用" << endl;
}
void func2(int a)
{cout << "fun2(int a)调用" << endl;
}int main()
{int a = 10;func(a);//fun(int &a)调用func(10);//fun(const int &a)调用return 0;
}

4. 类和对象

C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态

C++认为万事万物皆为对象，对象上有其属性和行为

4.1 封装

4.1.1 封装的意义

封装是C++面向对象三大特性之一

封装的意义：

将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
将属性和行为加以权限控制

封装意义一：

在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

语法：class 类名{ 访问权限：属性 / 行为}

示例1： 设计一个圆类，求圆的周长

代码：

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;
//设计一个圆类，求圆的周长
const double PI = 3.14;class Circle
{//访问权限
public://公共权限//属性int m_r;//半径//行为double calculateZC()//获取圆的周长{return 2 * PI * m_r;}
};
int main()
{//通过圆类 创建具体的圆（对象）Circle c1;//给圆对象的属性进行赋值c1.m_r = 10;cout << "圆周长为：" << c1.calculateZC() << endl;return 0;
}

示例2： 设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//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//设计学生类
class student
{public: //公共权限//类中的属性和行为 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//属性string m_Name;//姓名int m_Id;//学号//行为//显示姓名和学号void showStudent(){cout << "姓名:" << m_Name << "\t 学号：" << m_Id << endl;}//给姓名赋值void setName(string name){m_Name = name;}//给学号赋值void setId(int id){m_Id = id;}
};
int main()
{//实例化对象student s1;//给s1对象进行属性赋值操作s1.setName("张三");s1.setId(1);//显示学生信息s1.showStudent();return 0;
}

注：类中的属性和行为统一称为成员
属性又称为成员属性或成员变量
行为又称为成员函数或成员方法

封装意义二：

类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限有三种：

public 公共权限
protected 保护权限
private 私有权限

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//访问权限  三种
//公共权限  public      成员      类内可以访问，类外也可以访问
//保护权限  protected   成员      类内可以访问，类外不可以访问
//私有权限  private     成员      类内可以访问，类外不可以访问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_Name = "张三";m_Car = "宝马";m_Password = 123456;}
};
int main()
{Person p1;p1.m_Name = "李四";//p1.m_Car = "奔驰";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

区别：

struct的默认权限为公共
class的默认权限为私有

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class C1
{int m_A;//默认权限 private
};struct C2
{int m_A;//默认权限 public
};
int main()
{C2 c2;c2.m_A = 100;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，可以控制自己读写权限

优点2： 对于写权限，我们可以检测数据的有效性

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public://设置姓名void setName(string name){m_Name = name;}//获取姓名string getName(){return m_Name;}//获取年龄int getAge(){m_Age = 0;return m_Age;}//设置爱人void setLover(string lover){m_Lover = lover;}private:string m_Name;//姓名     可读可写int m_Age;//年龄      只读string m_Lover;//爱人   只写
};
int main()
{Person p;p.setName("张三");cout << "姓名为：" << p.getName() << endl;cout << "年龄为：" << p.getAge() << endl;p.setLover("xxx");return 0;
}

练习案例1：设计立方体类

设计立方体类（Cube）

求出立方体的面积和体积

分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等

代码：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//立方体类设计
//1. 创建立方体类
//2. 设计属性和行为
//3. 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://设置长void setL(int l){m_L = l;}//获取长int getL(){return m_L;}//设置宽void setW(int w){m_W = w;}//获取宽int getW(){return m_W;}//设置高void setH(int h){m_H = h;}//获取高int getH(){return m_H;}//获取立方体面积int cubeS(){return 2 * m_L * m_W + 2 * m_L * m_H + 2 * m_W * m_H;}//获取立方体体积int cubeV(){return m_L * m_W * m_H;}//利用成员函数判断 两个立方体是否相等bool isSameByClass(Cube& c){if (m_L == c.getL() && m_W == c.getW() && m_H == c.getH()){return true;}elsereturn false;}private:int m_L;int m_W;int m_H;
};
//利用全局函数判断 两个立方体是否相等
bool isSame(Cube& c1, Cube& c2)
{if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH()){return true;}elsereturn false;
}int main()
{//创建立方体对象Cube c1;c1.setL(10);c1.setW(10);c1.setH(10);cout << "c1的面积为：" << c1.cubeS() << endl;cout << "c1的体积为：" << c1.cubeV() << endl;//创建第二个立方体Cube c2;c2.setL(10);c2.setW(10);c2.setH(10);//利用全局函数判断bool ret = isSame(c1, c2);if (ret){cout << "c1和c2是相等的" << endl;}else{cout << "c1和c2是不相等的" << endl;}//利用成员函数判断bool ret2 = c1.isSameByClass(c2);if (ret2){cout << "c1和c2是相等的" << endl;}else{cout << "c1和c2是不相等的" << endl;}return 0;
}

练习案例2：点和圆的关系

设计一个圆形类（Circle），和另一个点类（Point），计算点和圆的关系。

代码：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//点和圆关系案例
//点类
class Point
{public://设置xvoid setX(int x){m_X = x;}//获取xint getX(){return m_X;}//设置yvoid setY(int y){m_Y = y;}//获取yint getY(){return m_Y;}
private:int m_X;int m_Y;
};
//圆类
class Circle
{public://设置半径void setR(int r){m_R = r;}//获取半径int getR(){return m_R;}//设置圆心void setCenter(Point center){m_Center = center;}//获取圆心Point getCenter(){return m_Center;}
private:int m_R;//半径Point m_Center;//圆心
};//判断点和圆关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{//计算两点之间距离的平方int distance =(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());//计算半径的平方int rDistance = c.getR() * c.getR();//判断关系if (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()
{//创建圆Circle c;c.setR(10);Point center;center.setX(10);center.setY(0);c.setCenter(center);//创建点Point p1;Point p2;Point p3;p1.setX(10);p1.setY(10);p2.setX(10);p2.setY(9);p3.setX(10);p3.setY(11);//判断isInCircle(c, p1);isInCircle(c, p2);isInCircle(c, p3);return 0;
}

在一个类中可以让另一个类作为本类中的成员

可以把一个类拆到不同的文件中，如下例

point.h:

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
//点类
class Point
{public: //设置x   void setX(int x);   //获取x   int getX(); //设置y   void setY(int y);   //获取y   int getY();
private:    int m_X;    int m_Y;
};

point.cpp:

#include"point.h"
//设置xvoid
Point:: setX(int x)
{   m_X = x;
}
//获取xint
Point:: getX()
{   return m_X;
}
//设置yvoid
Point:: setY(int y)
{   m_Y = y;
}
//获取yint
Point:: getY()
{   return m_Y;
}

4.2 对象的初始化和清理

C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初识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性问题

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了上述问题，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，编译器提供的构造和析构函数是空实现

构造函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无需手动调用。
析构函数：主要作用在于对象销毁系统前自动调用，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

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//对象的初始化和清理class Person
{public://1. 构造函数 进行初始化操作Person(){cout << "Person的构造函数的调用" << endl;}//2. 析构函数 进行清理的操作~Person(){cout << "Person的析构函数的调用" << endl;}
};
void test01()
{Person p;//在栈上的数据，test01执行完毕后，释放这个对象
}int main()
{test01();return 0;
}

4.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

按参数分为：有参构造和无参构造
按类型分为：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

括号法
显示法
隐式转换法

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//构造函数的分类和调用
//分类
class Person
{public://构造函数Person(){cout << "Person的构造函数调用" << endl;}Person(int a){cout << "Person的构造函数调用" << endl;}//拷贝构造函数Person(const Person& p){//将传入的人身上的所有属性，拷贝到该人身上age = p.age;}//析构函数~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}public:int age = 0;
};//调用
void test01()
{//1. 括号法Person p1;//默认构造函数调用Person p2(10);//有参构造函数Person p3(p2);//有参构造函数//注意事项一//调用默认构造函数时，不要加（）//因为编译器会把 Person p() 当初函数声明，不会认为在创建对象/*cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;*///2. 显示法Person p4;Person p5 = Person(10);//有参构造Person p6 = Person(p2);//拷贝构造Person(10);//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//注意事项二：//不要用拷贝构造函数初始化一个匿名对象       编译器会认为Person(p3) == Person p3//3. 隐式转换法Person p7 = 10;//相当于写了Person p4 = Person(10)Person p8 = p7;//拷贝构造}
int main()
{return 0;
}

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
值传递的方式给函数参数传值
以值方式返回局部对象

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:Person(){cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}Person(int age){cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;}Person(const Person& p){m_Age = p.m_Age;cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}public:int m_Age;
};
//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 p1(20);Person p2(p1);cout << "P2的年龄为:" << p2.m_Age << endl;
}
//2. 值传递的方式给函数的参数传值
void doWork(Person p)
{}
void test02()
{Person p;doWork(p);
}
//3. 值方式返回局部对象
Person doWork2()
{Person p1;cout << (int*)&p1 << endl;return p1;
}
void test03()
{Person p = doWork2();cout << (int*)&p << endl;
}
int main()
{test01();test03();return 0;
}

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数

默认构造函数(无参，函数体为空)
默认析构函数(无参，函数体为空)
默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下：

如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造
如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:Person(){cout << "Person的默认构造函数的调用" << endl;}Person(int age){cout << "Person的有参构造函数的调用" << endl;m_Age = age;}/*person(const person& p){cout << "person的拷贝构造函数的调用" << endl;m_age = p.m_age;}*/~Person(){}int m_Age;
};void test01()
{Person p;p.m_Age = 18;Person p2(p);cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

深浅拷贝是经典问题

浅拷贝：简单的赋值操作
深拷贝：在堆区申请空间，进行拷贝操作

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:Person(){cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}Person(int age, int height){cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;m_Height = new int(height);}//自己实现拷贝构造函数，解决浅拷贝问题Person(const Person& p){cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;m_Age = p.m_Age;//m_Height = p.m_Height;//编译器默认实现的拷贝构造函数，会导致指向同一片内存空间//深拷贝操作m_Height = new int(*p.m_Height);}~Person(){//析构代码，将堆区开辟的数据释放if (m_Height != NULL){delete m_Height;m_Height = NULL;}cout << "Person的析构函数调用" << endl;}public:int m_Age;int* m_Height;
};//浅拷贝问题——堆区内存重复释放
void test01()
{Person p1(18, 160);cout << "p1的年龄为：" << p1.m_Age << "  身高为" << *p1.m_Height << endl;Person p2(p1);cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << "  身高为" << *p2.m_Height << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结：如果属性有在堆区开辟的，一定要提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

4.2.6 初始化列表

作用： C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造函数(): 属性1(值1)，属性2(值2) ... {}

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person
{public://传统初始化操作，在构造函数中初始化/*Person(int a, int b, int c){m_A = a;m_B = b;m_C = c;}*///初始化列表初始化属性Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c){}
public:int m_A;int m_B;int m_C;
};void test01()
{Person p(10, 20, 30);cout << "m_A= " << p.m_A << endl;cout << "m_B= " << p.m_B << endl;cout << "m_C= " << p.m_C << endl;
}
int main()
{test01();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？

构造顺序： 当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身
析构顺序： 与构造顺序相反

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Phone
{public:Phone(string pName){cout << "Phone的构造函数调用" << endl;m_PName = pName;}~Phone(){cout << "Phone的析构函数调用" << endl;}
public:string m_PName;
};class Person
{public:Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName){cout << "Person的构造函数调用" << endl;}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}
public:string m_Name;Phone m_Phone;
};
void test01()
{Person p("张三", "苹果手机");cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PName << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

静态成员变量
- 所有对象共享同一份数据
- 在编译阶段分配内存
- 类内声明，类外初始化
静态成员函数
- 所有对象共享同一个函数
- 静态成员只能访问静态成员变量

示例1： 静态成员变量

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//静态成员函数
//所有对象共享同一个函数
//静态成员函数只能访问静态成员变量class Person
{public://静态成员函数static void func(){m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量//m_B = 200;//静态成员函数不可以访问非静态成员变量，无法区分到底是哪个对象的m_Bcout << "static void func调用 " << endl;}//静态成员函数也是有访问权限的
private:static void func2(){cout << "static void func2的调用" << endl;}public:static int m_A;//静态成员变量int m_B;
};//两种访问方式
void test01()
{//1. 通过对象访问Person p;p.func();//2. 通过类名访问Person::func();//Person::func2();//类外无法访问私有权限
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.3 C++对象模型和this指针

4.3.1 成员变量和成员函数分开存储

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态成员变量才属于类的对象上

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{int m_A;//非静态成员变量  属于类的对象上static int m_B;//静态成员变量      不属于类的对象上void func(){}//非静态成员函数      不属于类的对象上static void func2(){}//静态成员函数   不属于类的对象上
};void test01()
{Person p;//空对象占用的内存空间：1//C++编译器会为每个空对象也分配1个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置//每个空对象应该有一个独一无二的位置cout << "size of p:" << sizeof(p) << endl;
}void test02()
{Person p;cout << "size of p:" << sizeof(p) << endl;}
int main()
{//test01();test02();return 0;
}

注意：空对象占用的内存空间：1

4.3.2 this指针概念

通过4.3.1我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储

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：这一块的代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

C++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象

this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针

this指针不需要定义，直接使用即可

this指针的用途：

当形参和成员变量同名时，可以用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

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:Person(int age){this->age = age;}Person& PersonAddAge(Person& p){this->age += p.age;//this是指向p2的指针，*this指向的就是p2这个对象本体return *this;}int age;
};
//1. 解决名称冲突
void test01()
{Person p1(18);cout << "p1的年龄为：" << p1.age << endl;
}//2. 返回对象本身用*this
void test02()
{Person p1(10);Person p2(10);//链式编程思想p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;}int main()
{test01();test02();return 0;
}

4.3.3 空指针访问成员函数

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针

如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//空指针调用成员函数
class Person
{public:void showClassName(){cout << "this is Person class" << endl;}void showPersonAge(){//报错原因是因为传入指针为控if (this == NULL){return;}cout << "age=" << m_Age << endl;//m_Age实际为this->m_Age}int m_Age;
};void test01()
{Person* p = NULL;p->showClassName();p->showPersonAge();}
int main()
{return 0;
}

4.3.4 const修饰成员函数

常函数：

成员函数后加const后我们称这个函数为常函数
常函数内不可以修改成员属性
成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

常对象：

声明对象前加const称该对象为常对象
常对象只能调用常函数

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//常函数
class Person
{public://this指针的本质  是指针常量   指针的指向是不可以修改的//const Person *const this//在成员函数后面加const，修饰的是this指针（即上面第一个const），让指针指向的值也不可以修改void showPerson() const{//m_A = 100;m_B = 100;}void func(){}int m_A;mutable int m_B;//特殊变量，即使在常函数中，该值也可以修改
};void test01()
{Person p;p.showPerson();
}//常对象
void test02()
{const Person p;//在对象前加const，变为常对象//p.m_A = 100;p.m_B = 100;//m_B是特殊值，在常对象下也可以修改//常对象只能调用常函数p.showPerson();//p.func();常对象不允许修改成员属性，而普通成员函数却能修改成员属性
}int main()
{return 0;
}

4.4 友元

在程序里，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或类进行访问，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

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Building
{//goodFriend全局函数是类Building的好朋友，可以访问私有成员friend void goodFriend(Building* building);public:Building(){m_Sittingroom = "客厅";m_Bedroom = "卧室";}
public:string m_Sittingroom;private:string m_Bedroom;
};//全局函数
void goodFriend(Building* building)
{cout << "好朋友全局函数 正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;cout << "好朋友全局函数 正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;
}void test01()
{Building building;goodFriend(&building);
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.4.2 类做友元

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//类做友元
class Building
{//GoodFriend是本类的好朋友，可以访问该类的私有成员friend   class GoodFriend;
public:Building(){m_Sittingroom = "客厅";m_Bedroom = "卧室";}public:string m_Sittingroom;private:string m_Bedroom;
};class GoodFriend
{public:GoodFriend(){building = new Building;}void visit(){cout << "好朋友全局函数 正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;cout << "好朋友全局函数 正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;}public:Building* building;
};void test01()
{GoodFriend gg;gg.visit();
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.4.3 成员函数做友元

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Building;
class GoodFriend
{public:GoodFriend();void visit();//让visit函数可以访问Building的私有成员void visit02();//让visit02不能访问Building的私有成员public:Building* building;};class Building
{//告诉编译器 GoodFriend类下的visit成员函数作为本类的好朋友，可以访问该类的私有成员friend void GoodFriend::visit();
public:Building();public:string m_Sittingroom;private:string m_Bedroom;};Building::Building()
{m_Sittingroom = "客厅";m_Bedroom = "卧室";
}void GoodFriend::visit()
{cout << "visit函数正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;cout << "visit函数正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;
}void GoodFriend::visit02()
{cout << "visit02函数正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;//cout << "visit02函数正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;
}GoodFriend::GoodFriend()
{building = new Building;
}void test01()
{GoodFriend ff;ff.visit();ff.visit02();
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.5 运算符重载

运算符重载概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型

4.5.1 加号运算符重载

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//加号运算符重载
class Person
{public://1. 成员函数重载+号/*Person operator+(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. 全局函数重载+号
Person operator+(Person& p1, Person& p2)
{Person temp;temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;return temp;
}//函数重载的版本
Person operator+(Person& p1, int num)
{Person temp;temp.m_A = p1.m_A + num;temp.m_B = p1.m_B + num;return temp;
}void test01()
{Person p1;p1.m_A = 10;p1.m_B = 10;Person p2;p2.m_A = 10;p2.m_B = 10;Person p3 = p1 + p2;//运算符重载，也可以发生函数重载Person p4 = p1 + 100;cout << "p3.m_A=" << p3.m_A << endl;cout << "p3.m_B=" << p3.m_B << endl;cout << "p4.m_A=" << p4.m_A << endl;cout << "p4.m_B=" << p4.m_B << endl;
}int main()
{test01();return 0;
}

总结1：对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可能发生改变的

总结2：不要滥用运算符重载

4.5.2 左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//左移运算符重载
class Person
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
public://利用成员函数重载 左移运算符//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){}*/Person(int a, int b){m_A = a;m_B = b;}private:int m_A;int m_B;
};//只能利用全局函数重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p)
{cout << "m_A=" << p.m_A << "  m_B=" << p.m_B;return cout;
}
void test01()
{Person p(10, 10);cout << p << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

4.5.3 递增运算符重载

作用：通过重载递增运算符，实现自己的数据类型

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//重载递增运算符//自定义整型
class MyInteger
{friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:MyInteger(){m_Num = 0;}//重载前置++运算符MyInteger& operator++(){m_Num++;//先进行++运算return *this;//在返回自身}//重载后置++运算符   int代表占位参数，可以区分前置和后置递增（函数重载）MyInteger operator++(int){//先记录当时结果MyInteger temp = *this;//再进行++运算m_Num++;//返回记录结果return temp;}private:int m_Num;
};//重载<<运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{cout << myint.m_Num;return cout;
}void test01()
{MyInteger myint;cout << ++(++myint) << endl;cout << myint << endl;
}void test02()
{MyInteger myint;cout << myint++ << endl;cout << myint << endl;
}
int main()
{test01();test02();return 0;
}

总结：前置递增返回引用，后置地递增返回值

4.5.4 赋值运算符重载

C++编译器至少给一个类添加4个函数

默认构造函数（无参，函数体为空）
默认析构函数（无参，函数体为空）
默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
赋值运算符operator=。对属性进行值拷贝
如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:Person(int age){m_Age = new int(age);}~Person(){if (m_Age != NULL){delete m_Age;m_Age = NULL;}}//重载 赋值运算符Person& operator=(Person& p){//编译器提供浅拷贝//m_Age=p.m_Age;//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;}//深拷贝m_Age = new int(*p.m_Age);//返回对象本身return *this;}
public:int* m_Age;
};void test01()
{Person p1(18);Person p2(20);Person p3(30);p3 = p2 = p1;cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.5.5 关系运算符重载

作用： 重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//重载关系运算符
class Person
{public:Person(string name, int age){m_Name = name;m_Age = age;}//重载 == 号bool operator==(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return true;}elsereturn false;}bool operator!=(Person& p){if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){return false;}elsereturn true;}public:string m_Name;int m_Age;
};void test01()
{Person p1("Tom", 18);Person p2("Tom", 18);if (p1 == p2){cout << "p1和p2是相等的" << endl;}else{cout << "p1和p2是不相等的" << endl;}
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.5.6 函数调用运算符重载

函数调用运算符()也可以重载
由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数
仿函数没有固定写法，非常灵活

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//函数调用运算符重载//打印输出类
class MyPrint
{public://重载函数调用运算符void operator()(string test){cout << test << endl;}
};void test01()
{MyPrint myprint;myprint("Hello World!");
}
//仿函数非常灵活，没有固定的写法
//加法类
class Myadd
{public:int operator()(int num1, int num2){return num1 + num2;}
};void test02()
{Myadd myadd;int ret = myadd(100, 100);cout << "ret=" << ret << endl;//匿名函数对象cout << Myadd()(100, 100) << endl;
}
int main()
{test01();test02();return 0;
}

4.6 继承

继承是面向对象三大特性之一

有些类，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 继承

继承是面向对象三大特性之一

[外链图片转存中…(img-yitWfTs3-1636795737974)]

有些类，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

4.6.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同。

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

普通实现：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//普通实现页面
//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++（公共侧边）" << endl;}void content(){cout << "Java学科视频" << endl;}
};
//Python页面
class Python
{...
};void test01()
{cout << "Java下载视频页面如下：" << endl;Java ja;ja.header();ja.footer();ja.left();ja.content();
}
int main()
{test01();return 0;
}

继承实现：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//普通实现页面
//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++（公共侧边）" << endl;
//  }
//  void content()
//  {//      cout << "Java学科视频" << endl;
//  }
//};
Python页面
//class Python
//{//
//};//继承实现页面
//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++（公共侧边）" << endl;}
};//java页面
class java : public Basepage
{public:void content(){cout << "Java学科视频" << endl;}
};
//python页面
class python :public Basepage
{public:void content(){cout << "python学科视频" << endl;}
};
//c++页面
class cpp :public Basepage
{public:void content(){cout << "cpp学科视频" << endl;}
};

总结：

继承的好处：可以减少重复的代码

继承语法：class A : public B

A称为子类或派生类

B称为父类或基类

子类中的成员，包含两大部分：

一类是从父类中继承过来的，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 public
保护继承 protected
私有继承 private

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//继承方式
class Base1
{public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};
class Base2
{public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};
class Base3
{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 = 10;m_B = 10;//m_C = 10;}
};
void test01()
{Son1 son1;son1.m_A = 100;son1.m_B = 100;son1.m_C = 100;
}//保护继承
class Son2 :protected Base2
{public:void func(){m_A = 10;m_B = 10;//m_C = 10;}
};
void test02()
{Son2 son2;son2.m_A = 100;son2.m_B = 100;son2.m_C = 100;
}//私有继承
class Son3 :private Base3
{public:void func(){m_A = 10;m_B = 10;//m_C = 10;}};
void test03()
{Son3 son3;son3.m_A = 100;son3.m_B = 100;son3.m_C = 100;
}int main()
{test01();test02();test03();return 0;
}

4.6.3 继承中的对象模型

问题： 从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//继承中的对象模型
class Base
{public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};class Son :public Base
{private:int m_D;
};void test01()
{//父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去//父类中私有成员属性被子类继承下去了，但是被编译器隐藏，不可以访问Son son;cout << "size of son = " << sizeof(son) << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结: 1. 父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去

2. 父类中私有成员属性被子类继承下去了，但是被编译器隐藏，不可以访问

Tips: 利用开发人员命令提示工具查看对象模型

切换到程序所在目录
cl /d1 reportSingleClassLayout类名文件名

4.6.4 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类构造函数

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顺序：

先构造父类，再构造子类
析构的顺序和构造相反

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//继承中构造和析构顺序
class Base
{public:Base(){cout << "父类的构造函数调用" << endl;}~Base(){cout << "父类的析构函数调用" << endl;}
};class Son :public Base
{public:Son(){cout << "子类的构造函数调用" << endl;}~Son(){cout << "子类的析构函数调用" << endl;}
};void test01()
{//Base base;Son son;
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.6.5 继承中同名成员处理方式

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

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//继承中同名成员处理
class Base
{public:Base(){m_A = 100;}void func(){cout << "Base-func函数调用" << endl;}void func(int a){cout << "Base-func(int a)函数调用" << endl;}public:int m_A;
};class Son :public Base
{public:Son(){m_A = 200;}void func(){cout << "Son-func函数调用" << endl;}public:int m_A;
};//1. 同名成员属性
void test01()
{Son s;cout << "Son下m_A = " << s.m_A << endl;//如果通过子类对象访问父类下的同名成员，需要加作用域cout << "Base下m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}//2. 同名成员函数
void  test02()
{Son s;s.func();s.Base::func();//如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员会隐藏掉父类的所有同名成员函数//s.func(100);s.Base::func(100);
}int main()
{test01();test02();return 0;
}

总结：

子类对象可以直接访问到子类中同名成员

子类对象加作用域可以访问到父类同名成员

当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数

4.6.6 继承中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？

静态成员与非静态成员出现同名，处理方式一致

访问子类同名成员，直接访问即可
访问父类同名成员，需要加作用域

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//继承中的同名静态成员处理方式
class Base
{public:static int m_A;static void func(){cout << "Base-func函数调用" << endl;}
};
int Base::m_A = 100;class Son :public Base
{public:static int m_A;static void func(){cout << "Son-func函数调用" << endl;}
};
int Son::m_A = 200;//同名静态成员属性
void test01()
{//1. 通过对象访问cout << "通过对象访问静态成员变量：" << endl;Son s;cout << "Son下m_A = " << s.m_A << endl;cout << "Base下m_A = " << s.Base::m_A << endl;//2. 通过类名访问cout << "通过类名访问静态成员变量：" << endl;cout << "Son下 m_A=" << Son::m_A << endl;//第一个::代表通过类名的方式访问，第二个::代表访问父类作用域下cout << "Base下 m_A=" << Son::Base::m_A << endl;
}//同名静态成员函数
void test02()
{Son s;//1. 通过对象访问cout << "通过对象访问静态成员函数" << endl;s.func();s.Base::func();//2. 通过类名访问cout << "通过类名访问静态成员函数" << endl;Son::func();Son::Base::func();
}
int main()
{test01();test02();return 0;
}

总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式(通过对象和通过类名)

4.6.7 多继承语法

C++允许一个类继承多个类

语法：class 子类：继承方式父类1，继承方式父类2

多继承可能引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分

C++实际开发中不建议使用多继承

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//多继承语法
class Base1
{public:Base1(){m_A = 100;}
public:int m_A;
};class Base2
{public:Base2(){m_A = 200;}
public:int m_A;
};class Son :public Base1, public Base2
{public:Son(){m_C = 300;m_D = 400;}
public:int m_C;int m_D;
};void test01()
{Son s;cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分cout << "Base1下m_A = " << s.Base1::m_A << endl;cout << "Base2下m_A = " << s.Base2::m_A << endl;
}int main()
{test01();return 0;
}

总结：多继承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父类

又有某个类同时继承这两个派生类

这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

典型的菱形继承案例：

菱形继承问题：

羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当羊驼使用数据时，就会产生二义性
羊驼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

解决方式：

虚继承 virtual

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//动物类
class Animal
{public:int m_Age;
};//利用虚继承 解决菱形继承的问题
//继承之前 加上关键字 virtual 变为虚继承
//Animal 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 st;st.Sheep::m_Age = 18;st.Tuo::m_Age = 28;//当菱形继承，两个父亲拥有相同数据，需要加作用域以区分cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//虚继承后只有一个数据cout << "st.m_Age = " << st.m_Age;//这份数据只要有一份就可以，菱形继承导致有两份，资源浪费
}
int main()
{test01();return 0;
}

4.7 多态

4.7.1 多态的基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一

多态分为两类：

静态多态：函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态的区别：

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

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//多态//动物类
class Animal
{public://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;}
};//猫类
class Cat :public Animal
{public:void speak(){cout << "猫猫在说话" << endl;}
};//狗类
class Dog :public Animal
{public://重写：函数返回值类型 函数名称 函数参数列表完全相同void speak(){cout << "小狗在说话" << endl;}
};//执行说话的函数
//地址早绑定     在编译阶段确定函数地址
//如果像执行猫说话  需要地址晚绑定//动态多态满足条件：
//1. 有继承关系
//2. 子类重写父类的虚函数//动态多态使用
//父类的指针或者引用 执行子类对象  Animal& animal=cat(dog)void doSpeak(Animal& animal)//Animal& animal=cat(dog)
{animal.speak();
}void test01()
{Cat cat;Dog dog;doSpeak(cat);doSpeak(dog);
}int main()
{test01();return 0;
}

总结：

多态满足条件：

有继承关系
子类重写父类的虚函数

多态使用条件：

父类的指针或者引用执行子类对象

多态原理剖析：

利用vs开发人员命令工具查看：

当父类Animal中speak（）不是虚函数时：
当父类Animal类speak（）变为虚函数时：
当子类Cat中speak（）没有重写父类虚函数时：
当子类Cat中speak（）重写父类虚函数时：

4.7.2 多态案例——计算器类

案例描述： 分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

多态的优点：

代码组织结构清晰
可读性强
利于前期和后期的扩展以及维护

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//分别利用普通写法和多态技术实现计算器//普通写法
class Caculator
{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;}//如果想扩展新的功能，需要修改源码//在真实开发中 提倡 开闭原则：对扩展进行开发，对修改进行关闭}
public:int m_Num1;int m_Num2;
};//多态写法//实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{public:virtual int getResult(){return 0;}
public:int m_Num1;int m_Num2;
};//加法计算器类
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 test01()
{Caculator c;c.m_Num1 = 10;c.m_Num2 = 5;cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;
}void test02()
{//多态使用条件//父类指针或者引用指向子类对象//加法运算AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;abc->m_Num1 = 10;abc->m_Num2 = 5;cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->m_Num1 + abc->m_Num2 << endl;//堆区开辟的数据用完需要销毁delete abc;//减法运算abc = new SubCalculator;abc->m_Num1 = 10;abc->m_Num2 = 5;cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->m_Num1 - abc->m_Num2 << endl;//堆区开辟的数据用完需要销毁delete abc;
}int main()
{test01();test02();return 0;
}

总结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

4.7.3 纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类的虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容

因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法：virtual 返回值类型函数名（参数列表）= 0;

当类中有了纯虚函数，这个类也称为***抽象类***

抽象类特点：

无法实例化对象
子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

示例：

 #include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//纯虚函数和抽象类
class Base
{public://纯虚函数//只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类//抽象类特点：//1. 无法实例化对象//2. 抽象类的子类 必须重写父类的纯虚函数 否则也属于抽象类virtual void func() = 0;
};class Son :public Base
{public:virtual void func(){cout << "func函数调用" << endl;}
};void test01()
{//Base b;  抽象类无法实例化对象Base* base = new Son;base->func();
}int main()
{test01();return 0;
}

4.7.4 多态案例而——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

代码：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//多态案例二--制作饮品
class AbstractDrinking
{public://注水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;//制作饮品void makeDrink(){Boil();Brew();PourInCup();PutSomething();}
};//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{public://注水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 << "倒入咖啡杯" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入糖" << endl;}
};//制作茶叶
class Tea :public AbstractDrinking
{public://注水virtual void Boil(){cout << "煮矿泉水" << endl;}//冲泡virtual void Brew(){cout << "冲泡茶叶" << endl;}//倒入杯中virtual void PourInCup(){cout << "倒入茶杯" << endl;}//加入辅料virtual void PutSomething(){cout << "加入枸杞" << endl;}
};void doWork(AbstractDrinking* abs)
{abs->makeDrink();delete abs;//释放
}void test01()
{//制作咖啡doWork(new Coffee);cout << "---------------" << endl;//制作茶doWork(new Tea);
}
int main()
{test01();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;

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//虚析构和纯虚析构
class Animal
{public:Animal(){cout << "Animal的构造函数调用" << endl;}//纯虚函数virtual void speak() = 0;//利用虚析构可以解决  父类指针释放子类对象不干净的问题/*virtual ~Animal(){cout << "Animal的析构函数调用" << endl;}*///纯虚析构//需要声明，也需要实现//有了纯虚析构，该类也属于抽象类virtual ~Animal(){cout << "Animal的纯虚析构调用" << endl;}
};class Cat :public Animal
{public:Cat(string name){cout << "Cat的构造函数调用" << endl;m_Name = new string(name);}virtual void speak(){cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;}~Cat(){if (m_Name != NULL){cout << "Cat的析构函数调用" << endl;//父类指针在析构的时候，不会调用子类的析构函数//如果子类中有堆区数据，会造成内存泄漏delete m_Name;m_Name = NULL;}}public:string* m_Name;
};void test01()
{Animal* animal = new Cat("Tom");animal->speak();delete animal;
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结：

纯虚析构和虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象

如果子类没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构

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、显卡、内存条

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。

创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口

测试时组装三台不同的电脑进行工作

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//电脑组装//抽象不同零件类
//抽象cpu类
class Cpu
{public://抽象的计算函数virtual void Calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{public://抽象的显示函数virtual void Display() = 0;
};
//抽象内存内
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(){m_cpu->Calculate();m_vc->Display();m_mem->Storage();}//提供析构函数 释放3个零件~Computer(){if (m_cpu != NULL){delete m_cpu;m_cpu = NULL;}if (m_vc != NULL){delete m_vc;m_vc = NULL;}if (m_mem != NULL){delete m_mem;m_mem = NULL;}}private:Cpu* m_cpu;//CPU的零件指针VideoCard* m_vc;//显卡的零件指针Memory* m_mem;//内存的零件指针
};//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 IntelVc :public VideoCard
{public:virtual void Display(){cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;}
};
class IntelMem :public Memory
{public:virtual void Storage(){cout << "Intel的内存开始存储了！" << endl;}
};
//联想厂商
class LenevoCpu :public Cpu
{public:virtual void Calculate(){cout << "Lenevo的CPU开始计算了！" << endl;}
};
class LenevoVc :public VideoCard
{public:virtual void Display(){cout << "Lenevo的显卡开始显示了！" << endl;}
};
class LenevoMem :public Memory
{public:virtual void Storage(){cout << "Lenevo的内存开始存储了！" << endl;}
};void test01()
{//第一台电脑零件Cpu* intelCpu = new IntelCpu;VideoCard* intelVc = new IntelVc;Memory* intelMem = new IntelMem;cout << "第一台电脑开始工作！" << endl;//创建第一台电脑Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelVc, intelMem);computer1->work();delete computer1;cout << "------------------------------------" << endl;cout << "第二台电脑开始工作！" << endl;//创建第二台电脑Computer* computer2 = new Computer(new LenevoCpu, new LenevoVc, new LenevoMem);computer2->work();delete computer2;
}
int main()
{test01();return 0;
}

5. 文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件<fstream>

文件类型分为两种：

文本文件：文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
二进制文件： 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类：

ofstream：写操作
ifstram：读操作
ftream：读写操作

5.1 文本文件

5.1.1 写文件

写文件步骤如下：

包含头文件

#include <fstream>
创建流对象

ofstream ofs;
打开文件

ofs.open("文件路径",打开方式)；
写数据

ofs<<"写入的数据"；
关闭文件

ofs.close();

文件打开方式;

打开方式	解释
`ios::in`	为读文件而打开文件
`ios::out`	为写文件而打开文件
`ios::ate`	初始位置：文件尾
`ios::app`	追加方式写文件
`ios::truc`	如果文件存在先删除，再创建
`ios::binary`	二进制方式

注意： 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符

例如： 用二进制方式写文件：ios::binary | ios:: out

示例：

#include<iostream>
#include<string>
#include<fstream>
using namespace std;//文本文件  写文件void test01()
{//1. 包含头文件 ftream//2. 创建流对象ofstream ofs;//3.指定打开方式ofs.open("test.txt", ios::out);//4. 写内容ofs << "姓名：张三" << endl;ofs << "性别：男" << endl;ofs << "年龄：18" << endl;//5. 关闭文件ofs.close;
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结：

文件操作必须包含头文件fstream

读文件可以利用ofstream，或者fstream类

打开文件时候需要指定操作文件路径，以及打开方式

利用<<可以向文件中写数据

操作完毕，关闭文件

5.1.2 读文件

读文件和写文件步骤相似，但是读文件获取方式相对较多

读文件步骤如下：

包含头文件

#include <fstream>
创建流对象

ifstream ifs;
打开文件并判断文件是否打开成功

ifs.open("文件路径",打开方式)；
读数据

四种方式读取
关闭文件

ifs.close();

示例：

 #include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
using namespace std;//文本文件  读文件
void test01()
{//1. 包含头文件//2. 创建流对象ifstream ifs;//3. 打开文件并判断是否打开成功 ifs.open("test.txt", ios::in);if (!ifs.is_open()){cout << "文件打开失败" << endl;return;}//4. 读数据//第一种方式/*char buf[1024] = { 0 };while (ifs >> buf){cout << buf << endl;}*///第二种/*char buf[1024] = { 0 };while (ifs.getline(buf, sizeof(buf))){cout << buf << endl;}*///第三种/*string buf;while (getline(ifs, buf)){cout << buf << endl;}*///第四种char c;while ((c = ifs.get()) != EOF)//EOF=end of file{cout << c;}//5. 关闭文件ifs.close();
}int main()
{test01();return 0;
}

总结：

读文件可以利用ifstream，或者fstream类

利用is_open函数可以判断文件是否打开成功

最后close关闭文件

5.2 二进制文件

以二进制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指向内存种一段存储空间。len是读写的字节数

示例：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
using namespace std;//二进制文件 写文件
class Person
{public:char m_Name[64];//姓名int m_Age;//年龄
};void test01()
{//1. 包含头文件//2. 创建流对象ofstream ofs;//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. 打开文件ofs.close();
}int main()
{test01();return 0;
}

总结：文件输出流对象，可以通过write函数，以二进制方式写数据

5.2.2 读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read

函数原型：istream& read(char *buffer,int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间，len是读写的字节数

示例：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
using namespace std;class Person
{public:char m_Name[64];//姓名int m_Age;//年龄
};//二进制文件   读文件
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 << "打开文件失败" << endl;return;}//4. 读文件Person p;ifs.read((char*)&p, sizeof(Person));cout << "姓名：" << p.m_Name << "   年龄:" << p.m_Age << endl;//5. 关闭文件ifs.close();
}
int main()
{test01();return 0;
}

总结：文件输入流对象可以通过read函数，以二进制方式读数据