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C++核心编程
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可执行程序，未执行该程序前分为两个区域
(1) 代码区：
内容：存放CPU执行的机器指令
特点：
- 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
(2) 全局区：
内容：全局变量和静态变量存放在此.
特点：
- 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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
//全局变量
int g_a=10;
int g_b=10;
//静态全局变量
static int s_g_a=10;
static int s_g_b=10;
//字符串全局常量
string g_s1="abcd";
string g_s2="abcd";
//const 修饰的全局常量
const int g_c_a=10;
const int g_c_b=10;
int main(){
cout<<"程序运行前："<<endl;
cout<<endl;
//局部变量
int a=10;
int b=10;
//局部变量的地址
cout<<"局部变量a的地址为："<<&a<<endl;
cout<<"局部变量b的地址为："<<&b<<endl;
//全局变量的地址
cout<<"全局变量g_a的地址为："<<&g_a<<endl;
cout<<"全局变量g_b的地址为："<<&g_b<<endl;
cout<<endl;
//静态局部变量
static int s_a=10;
static int s_b=10;
//静态局部变量的地址
cout<<"静态局部变量s_a的地址为："<<&s_a<<endl;
cout<<"静态局部变量s_b的地址为："<<&s_b<<endl;
//静态全局变量的地址
cout<<"静态全局变量s_g_a的地址为："<<&s_g_a<<endl;
cout<<"静态全局变量s_g_b的地址为："<<&s_g_b<<endl;
cout<<endl;
//常量
//字符串常量
string s1="abcd";
string s2="abcd";
//const 修饰的局部常量
const int c_a=10;
const int c_b=10;
//字符串局部常量的地址
cout<<"字符串局部常量s1的地址为："<<&s1<<endl;
cout<<"字符串局部常量s2的地址为："<<&s2<<endl;
//字符串全局常量的地址
cout<<"字符串全局常量g_s1的地址为："<<&g_s1<<endl;
cout<<"字符串全局常量g_s2的地址为："<<&g_s2<<endl;
//const 修饰的局部常量
cout<<"const 修饰的局部常量c_a的地址为："<<&c_a<<endl;
cout<<"const 修饰的局部常量c_b的地址为："<<&c_b<<endl;
//const 修饰的全局常量
cout<<"const 修饰的全局常量g_c_a的地址为："<<&g_c_a<<endl;
cout<<"cosnt 修饰的全局常量g_c_b的地址为："<<&g_c_b<<endl;
cout<<endl;
cout<<"有全局修饰的在全局区"<<endl;
cout<<"其他的不在全局区"<<endl;
return 0;
}总结：
C++中在程序运行前分为全局区和代码区- 代码区特点是共享和只读
- 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
在程序编译后，生成了exe可执行程序，执行该程序后分为两个区域
(1) 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
(2) 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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int* test_01(){
int a=10; //局部变量存储在栈区
return &a; //不要返回局部变量的地址
}
int* test_02(){
int* m=new int(10); //利用new将数据开辟到堆区
return m;
}
int main(){
cout<<"栈区数据由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等"<<endl;
//调用函数test_01
int* p1=test_01();
cout<<endl;
//输出
cout<<"第一次输出，编译器对局部变量做一次保留，暂时不释放： "<<*p1<<endl;
cout<<"第二次输出，编译器不再保留栈区的数据，直接释放："<<*p1<<endl;
cout<<"不要返回局部变量的地址！！！"<<endl;
cout<<endl;
//调用函数test_02
int* p2=test_02();
//输出
cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl;
cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl;
cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl;
cout<<endl;
//释放堆中开辟的数据
delete p2;
cout<<"程序员手动释放后: "<<*p2<<endl;
return 0;
}总结：
堆区数据由程序员管理开辟和释放
堆区数据利用new关键字进行开辟内存
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： 开辟数据
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int* test_01(){
int* a=new int(10); //堆区开辟数据
return a;
}
int main(){
int *p=test_01();
cout<<*p<<endl;
cout<<*p<<endl;
//利用delete释放堆区数据
delete p;
cout<<*p<<endl; //已释放，输出垃圾值
return 0;
}示例2：开辟数组
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int* test_01(){
int* a=new int[10]; //堆区中开辟数组
return a;
}
int main(){
int *p=test_01();
for(int i=0;i<10;i++) p[i]=i+1; //赋值
for(int i=0;i<10;i++) cout<<p[i]<<" "; //输出
cout<<endl;
//未释放前输出p[0]
cout<<*p<<endl;
//利用delete释放堆区数据
delete[] p;
//已释放，输出垃圾值
cout<<*p<<endl;
return 0;
}2 引用及其使用
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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(){
int a=10;
int &b=a; //创建a的别名为b 必须初始化
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl; //b的值同a
//修改a的值
a=20;
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl; //b的值也发生改变
//修改b的值
b=10;
cout<<"a = "<<a<<endl; //a的值也发生改变
cout<<"b = "<<b<<endl;
return 0;
}2.2 引用注意事项
-
引用必须初始化
-
引用在初始化后，不可以改变
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main() {
int a=10;
int b=20;
//int &c; //错误，引用必须初始化
int &c=a; //一旦初始化后，就不可以更改
c=b; //这是赋值操作，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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
void swap(int &a,int &b){
int t=a;
a=b;
b=t;
}
int main(){
int a=10;
int b=20;
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
cout<<endl;
swap(a,b);
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
return 0;
}总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单
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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int &test_01(){
int a=10; //局部变量
return a;
}
int &test_02(){
static int a=10; //全局区变量
return a;
}
int main(){
int &ans_01=test_01();
cout<<"ans_01 = "<<ans_01<<endl; //第一次输出正确是因为编译器做了保留
cout<<"ans_01 = "<<ans_01<<endl; //再次输出已经被释放，输出垃圾值
cout<<"不要返回局部变量的引用！！！"<<endl;
cout<<endl;
int &ans_02=test_02();
cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
test_02()=20; //函数调用作为左值
cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
return 0;
}2.5 引用的本质
本质：引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.
讲解示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void test_01(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;
test_01(a);
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"ref = "<<ref<<endl;
return 0;
}结论：C++推荐用引用技术，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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int test_01(const int &a){
int b=a+10;
// a=b; //报错 a被const修饰 不可修改
return b;
}
int main(){
int a=10;
int b=test_01(a);
cout<<"a = "<<a<<endl;
cout<<"b = "<<b<<endl;
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：
//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int add(int a,int b=10){
return a+b;
}
int main(){
int a=20,b=30;
cout<<add(a,b)<<endl;
cout<<add(a)<<endl; //未传入参数b 默认b=10
return 0;
}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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int add(int a,int){
return a;
}
int main(){
int a=20,b=30;
cout<<add(a,b)<<endl; //占位参数必须填补
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：
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
int add(){
cout<<"add() 的调用： "<<0<<endl;
}
int add(int a){
cout<<"add(int a) 的调用："<<a<<endl;
}
int add(double a){
cout<<"add(double a) 的调用："<<a<<endl;
}
int add(int a,int b){
cout<<"add(int a,int b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
int add(int a,double b){
cout<<"add(int a,double b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
int add(double a,int b){
cout<<"add(dpuble a,int b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
int add(double a,double b){
cout<<"add(dpuble a,double b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
int main(){
add();
add(1);
add(1.11);
add(1,2);
add(1,2.22);
add(1.11,2);
add(1.11,2.22);
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：
//1、引用作为重载条件
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
void func(int &a){
cout<<"func(int &a) 的调用："<<a<<endl;
}
void func(const int &a){
cout<<"func(const int &a) 的调用："<<a<<endl;
}
int main(){
int a=10;
func(a); //调用无const
func(20);//调用有const
return 0;
}//函数重载碰到函数默认参数
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
void func(int a, int b = 10)
{
cout<<"func2(int a,int b = 10) 的调用"<<endl;
}
void func(int a)
{
cout<<"func(int a) 的调用"<<endl;
}
int main(){
func(10); //报错，原因产生歧义
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++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为
例如：
人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重...，行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌...
车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯...,行为有载人、放音乐、放空调...
具有相同性质的==对象==，我们可以抽象称为==类==，人属于人类，车属于车类
4.1 封装
4.1.1 封装的意义
封装是C++面向对象三大特性之一
封装的意义：
- 将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
- 将属性和行为加以权限控制
封装意义一：
在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物
语法： class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };
示例1：设计一个圆类，求圆的周长
示例代码：
//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
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
const double PI=3.1415926;
class circle{
public: //访问权限 公共的权限
//属性
int r; //半径
//行为
double caculate(){ //计算圆的周长
return r*r*PI;
}
};
int main(){
//通过圆类，创建圆的对象
circle c1; // c1就是一个具体的圆
c1.r=10; //给圆对象的半径 进行赋值操作
cout<<"c1的周长为： "<<c1.caculate()<<endl;
return 0;
}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：
//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
//私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public: //访问权限 公共的权限
//姓名 公共权限
string name;
protected:
//钱 保护权限
int money;
private:
//年龄 私有权限
int year;
public:
void make(){ //初始化
name="lys";
money=100000000;
year=20;
}
};
int main(){
//通过persoin类,创建对象p1
person p1;
p1.make(); //初始化p1
cout<<p1.name; //public 类外可以访问
p1.money=0; // protected 类外不可更改，不可访问
cout<<p1.money;
p1.year=100; //private 类外不可更改，不可访问
cout<<p1.year;
return 0;
}4.1.2 struct和class区别
在C++中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同
区别：
- struct 默认权限为公共
- class 默认权限为私有
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
struct point_1{
int x,y; //默认是公共权限
};
class point_2{
int x,y; //默认是私有权限
};
int main(){
point_1 p1;
point_2 p2;
p1.x=10,p1.y=20;
p2.x=10,p2.y=20; //错误，访问权限是私有
return 0;
}4.2 对象的初始化和清理
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
解决方法：
c++利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。
对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供
编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。
- 构造函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
- 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。
构造函数语法：类名(){}
- 构造函数，没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同
- 构造函数可以有参数，因此可以发生重载
- 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次
析构函数语法： ~类名(){}
- 析构函数，没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
- 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
- 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次
- 不能设为私有
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
//构造函数
point(){
cout<<"point的构造函数调用"<<endl;
}
//析构函数
~point(){
cout<<"point的析构函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
point p1;
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：
//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 普通构造和拷贝构造
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){
cout<<"无参构造函数调用"<<endl;
}
point(int a,int b){
x=a;
y=b;
cout<<"有参构造函数调用"<<endl;
}
point(const point &p){
x=p.x;
y=p.y;
cout<<"拷贝构造函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
//括号法，常用
point p1; //调用无参构造函数
point p2(1,2); //调用有参构造函数
point p3(p2); //调用拷贝构造函数
//注意不可point p1()加括号，否则编译器会认为是函数声明而不是构造
point p4=point(); //调用无参构造函数
point p5=point(3,4); //调用有参构造函数
point p6=point(p5); //调用拷贝构造函数
point p7; //调用无参构造函数
point p8={5,6}; //调用有参构造函数
point p9=p8; //调用拷贝构造函数
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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){
cout<<"默认构造函数调用"<<endl;
}
point(int a,int b){
x=a;
y=b;
cout<<"有参函数构造调用"<<endl;
}
point(const point &p){
x=p.x;
y=p.y;
cout<<"拷贝构造函数调用"<<endl;
}
};
//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(){
point p1(1,2);
point p2(p1);
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
void make(point &p){
p.x=1;
p.y=2;
}
void test02(){
point p3;
make(p3);
cout<<p3.x<<" "<<p3.y;
}
//3. 以值方式返回局部对象
int show_x(point p){
return p.x;
}
void test03(){
point p4(2,3);
cout<<show_x(p4);
}
int main(){
test01();
test02();
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
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：
-
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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){
cout<<"无参构造函数"<<endl;
}
point(int a,int b){
x=a;
y=b;
cout<<"有参构造函数"<<endl;
}
point(const point &p){
x=p.x;
y=p.y;
cout<<"拷贝构造函数"<<endl;
}
~point(){
cout<<"析构函数"<<endl;
}
};
void test01(){
point p1(1,2);
//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
point p2(p1);
printf("p2 = (%d,%d)\n",p2.x,p2.y);
}
void test02(){
//如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
point p3; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
point p4(3,4); //用户提供的有参
point p5(p4); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
point p6; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
point p7(5,6); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
point p8(p7); //用户自己提供拷贝构造
}
int main(){
test01();
test02();
return 0;
}4.2.5 深拷贝与浅拷贝
- 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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
int *z;
point(int a,int b,int h){
x=a;
y=b;
z=new int(h);
}
//用户未提供拷贝构造函数，执行浅拷贝
~point(){
if(z!=NULL){
delete z;
z=NULL;
}
}
};
void test01(){
point p1(1,2,3);
point p2(p1); //用户未提供拷贝构造函数，执行浅拷贝
}
int main(){
test01();
return 0;
}
/*程序会崩掉，原因是在用户没有提供拷贝构造函数的前提下，
调用拷贝构造函数是编译器提供的默认拷贝构造函数，对h的地址进行拷贝，实现的是浅拷贝
在执行析构函数时，会造成h的内存重复释放的非法操作解决方案
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
int *z;
point(int a,int b,int h){
x=a;
y=b;
z=new int(h);
}
point(const point &p){
x=p.x;
y=p.y;
// z=p.z; //浅拷贝执行的操作
z=new int(*p.z); //深拷贝执行的操作
}
~point(){
if(z!=NULL){
delete z;
z=NULL;
}
}
};
void test01(){
point p1(1,2,3);
point p2(p1); //用户提供了拷贝函数，执行深拷贝
}
int main(){
test01();
return 0;
}总结：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题
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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y,z;
//传统方式初始化
// point(int a,int b,int h){
// x=a;
// y=b;
// z=h;
// }
//初始化列表方式初始化
point(int a,int b,int h):x(a),y(b),z(h) {}
};
void test01(){
point p1(1,2,3);
cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<" "<<p1.z<<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为对象成员当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序
示例：
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
//析构顺序与构造相反
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class A{
public:
A(){
cout<<"A的构造函数调用"<<endl;
}
~A(){
cout<<"A的析构函数调用"<<endl;
}
};
class B{
public:
A a;
B(){
cout<<"B的构造函数调用"<<endl;
}
~B(){
cout<<"B的析构函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
B b2;
return 0;
}4.2.8 静态成员
静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员
静态成员分为：
- 静态成员变量
- 所有对象共享同一份数据
- 在编译阶段分配内存
- 类内声明，类外初始化
- 静态成员函数
- 所有对象共享同一个函数
- 静态成员函数只能访问静态成员变量
示例1 ：静态成员变量
//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
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
static int x;
private:
static int y; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int point::x=10;
int point::y=20;
int main(){
point p1;
p1.x=20;
cout<<p1.x<<endl; //1、通过对象访问
point p2;
cout<<p2.x<<endl; //共享同一份数据
cout<<point::x<<endl; //2、通过类名访问
//cout<<p2.y<<enl; //私有权限访问不到
return 0;
}示例2：静态成员函数
//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
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
static int x;
int y;
static void show_pub(){
cout<<x<<endl;
//cout<<y<<endl; //错误，不可以访问非静态成员变量
}
private:
static int z;
//静态成员函数也是有访问权限的
static void show_pri(){
cout<<z<<endl;
}
};
int point::x=10;
int point::z=30;
int main(){
point p1;
p1.y=20;
//1、通过对象
p1.show_pub();
//2、通过类名
point::show_pub();
//p1.show_pri(); //私有权限访问不到
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
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point1{
int x; //非静态成员变量占对象空间
};
class point2{
int x; //非静态成员变量占对象空间
static int y; //静态成员变量不占对象空间
void fx(){ //函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
}
static void fy(){ //静态成员函数也不占对象空间
}
};
int main(){
cout<<sizeof(point1)<<endl;
cout<<sizeof(point2)<<endl;
}注意： C++编译器会给空对象分配一个字节，用于区分其存储空间
4.3.2 this指针概念
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
概念
- 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
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，可使用return *this
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
point(int x,int y){
this->x=x;
this->y=y;
}
point& add(point p){
this->x+=p.x;
this->y+=p.y;
//返回对象本身
return *this;
}
};
void test01(){
point p1(1,2);
cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl;
}
void test02(){
point p2(1,1);
point p3(0,0);
p3.add(p2).add(p2).add(p2);
cout<<p2.x<<" "<<p2.y<<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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(int a,int b):x(a),y(b) {}
void show_1(){
cout<<"YES"<<endl;
}
void show_2(){
cout<<x<<" "<<y<<endl; //默认使用了this指针
// cout<<this->x<<this->y<<endl; //与上一行等价
}
};
int main(){
point *p1=NULL;
p1->show_1(); //空指针，可以调用成员函数
p1->show_2(); //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
return 0;
}4.3.4 const修饰成员函数
常函数：
- 成员函数后加
const后我们称为这个函数为常函数 - 常函数内不可以修改成员属性
- 成员属性声明时加关键字
mutable后，在常函数中依然可以修改
常对象：
- 声明对象前加
const称该对象为常对象 - 常对象只能调用常函数
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
mutable int y; //可修改 可变的
point(){
x=10;
y=10;
}
//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
void show_1() const{
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //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->y=20;
cout<<x<<" "<<y<<endl;
}
void show_2(){
cout<<x<<" "<<y<<endl;
}
// void show_no() const{
// this->x=20;
// }
};
int main(){
point p1;
p1.show_1(); //非常对象可以调用const函数
const point p2; //常量对象
// p2.x=20; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
p2.y=100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量
//常对象访问成员函数
p2.show_1();
// p2.show_2(); //常对象只能调用const函数
return 0;
}4.4 友元
生活中你的家有客厅(Public)，有你的卧室(Private)
客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去
但是呢，你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。
在程序里，有些私有属性 也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术
-
友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员
-
友元的关键字为 ：
friend
友元的三种实现
- 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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
friend void visit(point &p); //声明友元函数
public:
int x;
point(){
x=10;
y=10;
}
private:
int y;
};
void visit(point &p){
cout<<p.x<<endl<<p.y<<endl;
}
int main(){
point p1;
visit(p1);
}4.4.2 类做友元
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
friend class show; //声明友元类
public:
int x;
point(){
x=10;
y=10;
}
private:
int y;
};
class show{
public:
point p1;
void visit(){
cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl; //可以访问类point里的私有y
}
};
int main(){
show s1;
s1.visit();
return 0;
}4.4.3 成员函数做友元
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point;
class show
{
public:
show();
void visit(); //让visit函数作为point的好朋友，可以发访问point中私有内容
private:
point *p;
};
class point
{
//告诉编译器 show类中的visit成员函数 是point好朋友，可以访问私有内容
friend void show::visit();
public:
point();
public:
int x;
private:
int y;
};
point::point()
{
this->x=10;
this->y=10;
}
show::show()
{
p = new point;
}
void show::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << p->x << endl;
cout << "好基友正在访问" << p->y << endl;
}
void test01()
{
show s;
s.visit();
}
int main(){
test01();
return 0;
}4.5 运算符重载
运算符重载概念：利用operator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
本质：
- 提供一个
operator 运算符()函数，使得A operator 运算符(B)的形式可以化简为A 运算符 B的形式
4.5.1 加号/减号运算符重载
作用：实现两个自定义数据类型相加的运算
示例1
//成员函数实现 + / -号运算符重载
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){}
point(int a,int b):x(a),y(b) {}
point operator+(const point p){ //成员函数实现 + 号运算符重载
point t;
t.x=this->x+p.x;
t.y=this->y+p.y;
return t;
}
point operator-(const point p){ //成员函数实现 - 号运算符重载
point t;
t.x=this->x-p.x;
t.y=this->y-p.y;
return t;
}
};
int main(){
point p1(1,1);
point p2(2,2);
point p3=p2+p1;
cout<<p3.x<<" "<<p3.y<<endl;
p3=p2-p1;
cout<<p3.x<<" "<<p3.y<<endl;
return 0;
}示例2
//全局函数实现 + / -号运算符重载
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){}
point(int a,int b):x(a),y(b){}
};
point operator+(const point &p1,const point &p2){ //全局函数实现 + 号运算符重载
point t;
t.x=p1.x+p2.x;
t.y=p1.y+p2.y;
return t;
}
point operator-(const point &p1,const point &p2){ //全局函数实现 - 号运算符重载
point t;
t.x=p1.x-p2.x;
t.y=p1.y-p2.y;
return t;
}
int main(){
point p1(1,1);
point p2(2,2);
point p3=p1+p2;
cout<<p3.x<<" "<<p3.y<<endl;
p3=p2-p1;
cout<<p3.x<<" "<<p3.y<<endl;
return 0;
}总结
- 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
- 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
注意 ：一般使用全局函数实现
示例
//全局函数实现左移重载
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){}
point(int a,int b):x(a),y(b){}
};
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream &cout,point &p){
cout<<p.x<<" "<<p.y<<endl;
return cout;
}
int main(){
point p1(1,1);
cout<<p1<<"链式输出"<<endl;
return 0;
}4.5.3 递增运算符重载
作用： 通过重载递增运算符，实现自己的整型数据
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(){}
point(int a,int b):x(a),y(b){}
//前置递增
point& operator++(){
this->x++;
this->y++;
return *this;
}
//后置递增
point& operator++(int){ //int用于占位
this->x++;
this->y++;
return *this;
}
};
int main(){
point p1(1,1);
p1++;
++p1;
cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl;
return 0;
}4.5.4 赋值运算符重载
C++编译器至少给一个类添加4个函数
- 默认构造函数(无参，函数体为空)
- 默认析构函数(无参，函数体为空)
- 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
- 赋值运算符
operator=, 对属性进行值拷贝
如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int *x,*y; //开辟到堆区
point(){}
point(int a,int b){
x=new int(a); //将数据开辟到堆区
y=new int(b);
}
//重载赋值运算符
point& operator=(point &p){
if(this->x!=NULL){
delete this->x;
this->x=NULL;
}
if(this->y!=NULL){
delete this->y;
this->y=NULL;
}
//this->x=p.x; //编译器提供的代码是浅拷贝
this->x=new int(*p.x); //提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
this->y=new int(*p.y);
return *this;
}
~point(){
if(this->x!=NULL){
delete this->x;
this->x=NULL;
}
if(this->y!=NULL){
delete this->y;
this->y=NULL;
}
}
};
int main(){
point p1(1,1);
point p2(2,2);
p1=p2;
cout<<*p1.x<<" "<<*p1.y<<endl;
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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(int a,int b):x(a),y(b){}
bool operator==(const point &p){
if(this->x==p.x&&this->y==p.y) return 1;
else return 0;
}
};
int main(){
point p1(1,1);
point p2(2,2);
if(p1==p2) cout<<"YES"<<endl;
else cout<<"NO"<<endl;
return 0;
}4.5.6 函数调用运算符重载
特点
- 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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class print{
public:
void operator()(auto s){ //重载的（）操作符 也称为仿函数
cout<<s<<endl;
}
};
class add{
public:
int operator()(int a,int b){
return a+b;
}
};
void test01(){
print p;
p("lys is dog");
}
void test02(){
add a;
cout<<a(1,2)<<endl;
}
int main(){
test01();
test02();
return 0;
}4.6 继承
继承是面向对象三大特性之一
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
定义和概念
继承是类的重要特性。A类继承B类，我们称B类为“基类”，A为“派生类”。A类继承了B类之后，A类就具有了B类的部分成员，具体得到了那些成员，这得由两个方面决定：
- 继承方式
- 基类成员访问权限
4.6.1 继承的基本语法
基本语法：class A : public B
A类称为派生类 或 派生类B类称为基类 或 基类
示例：对于一个人来说，有姓名，年龄，性别，这些基本特征，而像是职位之类的特征则是因人而异的特征，在创建人的类的时候，我们可以通过继承的技术，减少对基本特征的定义等操作的代码。
普通实现：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
//学生类
class student{
public:
string name,sex;
int year;
student(string n,int x,string s):name(n),year(x),sex(s){}
void show_name(){
cout<<"名字："<<name<<endl;
}
void show_year(){
cout<<"年龄："<<year<<endl;
}
void show_sex(){
if(sex=="boy"){
cout<<"性别：男"<<endl;
}
else cout<<"性别：女"<<endl;
}
void show_position(){
cout<<"是一个学生"<<endl;
}
};
//家长类
class parent{
public:
string name,sex;
int year;
parent(string n,int x,string s):name(n),year(x),sex(s){}
void show_name(){
cout<<"名字："<<name<<endl;
}
void show_year(){
cout<<"年龄："<<year<<endl;
}
void show_sex(){
if(sex=="boy"){
cout<<"性别：男"<<endl;
}
else cout<<"性别：女"<<endl;
}
void show_position(){
cout<<"是一名家长"<<endl;
}
};
//教师类
class teacher{
public:
string name,sex;
int year;
teacher(string n,int x,string s):name(n),year(x),sex(s){}
void show_name(){
cout<<"名字："<<name<<endl;
}
void show_year(){
cout<<"年龄："<<year<<endl;
}
void show_sex(){
if(sex=="boy"){
cout<<"性别：男"<<endl;
}
else cout<<"性别：女"<<endl;
}
void show_position(){
cout<<"是一位老师"<<endl;
}
};
int main(){
//学生对象
student s1("lys",20,"boy");
s1.show_name();
s1.show_year();
s1.show_position();
cout<<endl;
//家长对象
parent p1("mama",40,"girl");
p1.show_name();
p1.show_year();
p1.show_position();
cout<<endl;
//教师对象
teacher t1("yxc",30,"boy");
t1.show_name();
t1.show_year();
t1.show_position();
cout<<endl;
return 0;
}继承实现：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
//用于继承的类
class person{
public:
string name,sex;
int year;
person(string n,int x,string s):name(n),year(x),sex(s){}
void show_name(){
cout<<"名字："<<name<<endl;
}
void show_year(){
cout<<"年龄："<<year<<endl;
}
void show_sex(){
if(sex=="boy"){
cout<<"性别：男"<<endl;
}
else cout<<"性别：女"<<endl;
}
};
//学生类
class student : public person{
public:
student(string n,int x,string s):person(n,x,s){}
void show_position(){
cout<<"是一个学生"<<endl; //因人而异的特征
}
};
//家长类
class parent : public person{
public:
parent(string n,int x,string s):person(n,x,s){}
void show_position(){
cout<<"是一名家长"<<endl;
}
};
//教师类
class teacher : public person{
public:
teacher(string n,int x,string s):person(n,x,s){}
void show_position(){
cout<<"是一位老师"<<endl;
}
};
int main(){
//学生对象
student s1("lys",20,"boy");
s1.show_name();
s1.show_year();
s1.show_position();
cout<<endl;
//家长对象
parent p1("mama",40,"girl");
p1.show_name();
p1.show_year();
p1.show_position();
cout<<endl;
//教师对象
teacher t1("yxc",30,"boy");
t1.show_name();
t1.show_year();
t1.show_position();
cout<<endl;
return 0;
}
总结：
-
继承的好处：可以减少重复的代码
-
派生类中的成员，包含两大部分：
- 一类是从基类继承过来的(基本特征)
- 一类是自己增加的成员(因人而异的特征)。
从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。
4.6.2 继承方式
继承的语法：class 派生类 : 继承方式 基类
继承方式一共有三种：
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
示例1 公共继承：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
protected:
int y;
private:
int z;
};
//公共继承
class point_Pub:public point{
public:
//类内
point_Pub(){
x=10; //可访问 public权限
y=20; //可访问 protected权限
//z=30; //不可访问 private权限
}
void show(){
cout<<"x = "<<x<<endl;
cout<<"y = "<<y<<endl;
}
};
int main(){
point_Pub p1;
p1.show();
//类外
cout<<"p1.x = "<<p1.x<<endl; //只能访问到公共权限
//cout<<"p1.y = "<<p1.y<<endl;
//cout<<"p1.z = "<<p1.z<<endl;
return 0;
}示例2 保护继承
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
protected:
int y;
private:
int z;
};
//保护继承
class point_Pro:protected point{
public:
//类内
point_Pro(){
x=10; //可访问原来的 public权限,但此时x已经变成了protected权限
y=20; //可访问 protected权限
//z=30; //不可访问 private权限
}
void show(){
cout<<"x = "<<x<<endl;
cout<<"y = "<<y<<endl;
}
};
int main(){
point_Pro p1;
p1.show();
//类外
//cout<<"p1.x = "<<p1.x<<endl; //不可访问，原有的public权限变为了protected权限
//cout<<"p1.y = "<<p1.y<<endl;
//cout<<"p1.z = "<<p1.z<<endl;
return 0;
}示例3 私有继承
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
protected:
int y;
private:
int z;
};
//私有继承
class point_Pri:private point{
public:
//类内
point_Pri(){
x=10; //可访问原来的 public权限,但此时x已经变成了private权限
y=20; //可访问原来的 protected权限，但此时y已经变成了private权限
//z=30; //不可访问 private权限
}
void show(){
cout<<"x = "<<x<<endl;
cout<<"y = "<<y<<endl;
}
};
int main(){
point_Pri p1;
p1.show();
//类外
// cout<<"p1.x = "<<p1.x<<endl; //不可访问，原有的public权限变为了protected权限
// cout<<"p1.y = "<<p1.y<<endl; //不可访问，原有的protected权限变为了private权限
// cout<<"p1.z = "<<p1.z<<endl;
return 0;
}4.6.3 继承中的对象模型
问题：从基类继承过来的成员，哪些属于派生类对象中？
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
protected:
int y;
private:
int z; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
static int l;
};
class point_son:public point{
public:
int m;
};
int main(){
cout<<sizeof(point_son)<<endl; //大小为16
//说明所有基类的非静态成员全部继承了下来
}结论： 基类中私有成员也是被派生类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到
4.6.4 继承中的对象赋值关系
特点
- 派生类对象可以赋值给基类的对象/基类的指针/基类的引用
- 基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针。 但是必须是基类的指针是指向派生类对象时才是安全的
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
point(int a,int b):x(a),y(b){}
};
class point_son:public point{
public:
int s_x=10;
point_son(int a,int b):point(a,b){}
};
void test01(){
point_son s1(1,1);
point p1=s1; //派生类对象可以赋值给基类对象
cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl;
point *p2=&s1; //派生类对象可以赋值给基类指针
cout<<p2->x<<" "<<p2->y<<endl;
point &p3=s1; //派生类对象可以赋值给基类引用
cout<<p3.x<<" "<<p3.y<<endl;
}
void test02(){
point p1(1,1);
//基类对象不能赋值给派生类对象
//point_son s1=p1;
//基类的指针可以通过强制类型转换赋值给派生类的指针
point *p2=&p1;
point_son *s2=(point_son*)p2; //此情况可以转换
//派生类的指针不可以指向基类的指针,同引用
//point_son *s3=&p1;
//point_son &s3=p2;
//派生类的对象所占的存储空间通常要比基类的对象大
//原因就是派生类除了继承基类的成员之外，还拥有自己的成员
/*所以基类的指针操作派生类的对象时，
由于基类指针会向操作基类对象那样操作派生类对象，
而基类对象所占用的内存空间通常小于派生类对象，
所以基类指针不会超出派生类对象去操作数据*/
}
int main(){
test01();
test02();
return 0;
}
4.6.5 继承中构造和析构顺序
派生类继承基类后，当创建派生类对象，也会调用基类的构造函数
问题：基类和派生类的构造和析构顺序是谁先谁后？
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x;
point(int a):x(a){
cout<<"基类的构造函数调用"<<endl;
}
~point(){
cout<<"基类的析构函数调用"<<endl;
}
};
class point_son:public point{
public:
point_son(int a):point(a){
cout<<"派生类的构造函数调用"<<endl;
}
~point_son(){
cout<<"派生类的析构函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
point_son p1(10);
//继承中 先调用基类构造函数，再调用派生类构造函数，析构顺序与构造相反
return 0;
}总结：继承中 先调用基类构造函数，再调用派生类构造函数，析构顺序与构造相反
4.6.6 继承同名成员处理方式
问题：当派生类与基类出现同名的成员，如何通过派生类对象，访问到派生类或基类中同名的数据呢？
- 访问派生类同名成员 直接访问即可
- 访问基类同名成员 需要加作用域
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x=20;
void show(){
cout<<"基类void show()的函数调用"<<endl;
}
};
class point_son:public point{
public:
//当派生类与基类拥有同名的成员变量，派生类会隐藏基类中所有同名的成员变量
int x=10;
//当派生类与基类拥有同名的成员函数，派生类会隐藏基类中所有版本的同名成员函数
void show(){
cout<<"子类void show()的函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
point_son s1;
cout<<"子类point_son下的x = "<<s1.x<<endl;
cout<<"基类point下的x = "<<s1.point::x<<endl; //如果想访问基类中被隐藏的同名成员变量，需要加基类的作用域
s1.show();
s1.point::show(); //如果想访问基类中被隐藏的同名成员函数，需要加基类的作用域
return 0;
}总结：
- 派生类对象可以直接访问到派生类中同名成员
- 派生类对象加作用域可以访问到基类同名成员
- 当派生类与基类拥有同名的成员函数，派生类会隐藏基类中同名成员函数，加作用域可以访问到基类中同名函数
4.6.7 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派生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
- 访问派生类同名成员 直接访问即可
- 访问基类同名成员 需要加作用域
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
static int x;
static void show(){
cout<<"基类静态成员函数的调用"<<endl;
}
};
class point_son:public point{
public:
static int x;
static void show(){
cout<<"派生类静态成员函数的调用"<<endl;
}
};
int point::x=20;
int point_son::x=10;
//通过对象访问
void test01(){
cout<<"通过对象访问"<<endl;
point_son p1;
cout<<"子类point_son下的x = "<<p1.x<<endl;
cout<<"基类point下的x = "<<p1.point::x<<endl;
p1.show();
p1.point_son::show();
}
//通过类名访问
void test02(){
cout<<"通过类名访问"<<endl;
cout<<"子类point_son下的x = "<<point::x<<endl;
cout<<"基类point下的x = "<<point_son::x<<endl;
point::show();
point_son::show();
point_son::point::show(); //出现同名，派生类会隐藏掉基类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
}
int main(){
test01();
cout<<endl;
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）
4.6.8 多继承语法
C++允许一个类继承多个类
语法： class 派生类 ：继承方式 基类1 ， 继承方式 基类2...
注意：多继承可能会引发基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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point_1{
public:
int x=10;
point_1(){
cout<<"point_1的构造函数调用"<<endl;
}
~point_1(){
cout<<"point_1的析构函数调用"<<endl;
}
};
class point_2{
public:
int x=20;
point_2(){
cout<<"point_2的构造函数调用"<<endl;
}
~point_2(){
cout<<"point_2的析构函数调用"<<endl;
}
};
//语法：class 派生类：继承方式 基类1 ，继承方式 基类2
class point_son:public point_1,public point_2{
public:
int x=30;
point_son(){
cout<<"point_son的构造函数调用"<<endl;
}
~point_son(){
cout<<"point_son的析构函数调用"<<endl;
}
};
int main(){
//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
point_son s1;
cout<<"point_1下的x = "<<s1.point_1::x<<endl;
cout<<"point_2下的x = "<<s1.point_2::x<<endl;
cout<<"point_son下的x = "<<s1.x<<endl;
return 0;
}总结： 多继承中如果基类中出现了同名情况，派生类使用时候要加作用域
4.6.9 菱形继承
菱形继承概念：
- 两个派生类继承同一个基类
- 又有某个类同时继承者两个派生类
这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承
典型的菱形继承案例：
- 先创建一个
person类作为基类 - 再创建两个
person的派生类father类和mother类 - 最后创建一个
son类同时继承father类和mother类
菱形继承问题：
-
father继承了person的数据，mother同样继承了person的数据，当son使用数据时，就会产生二义性。 -
son继承自person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。
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
int year;
string sex;
};
class father:public person{
public:
string name;
};
class mother:public person{
public:
string name;
};
class son:public father,public mother{
public:
string name;
};
int main(){
son s1;
s1.father::sex="男";
s1.father::year=40;
s1.father::name="baba";
s1.mother::sex="女";
s1.mother::year=38;
s1.mother::name="mama";
//实际需要的数据
//s1.son::year=20;
//s1.son::sex="Dog";
s1.son::name="lys";
//s1同时继承了father类和mother类的数据,造成了二义性和资源浪费
cout<<"father: "<<s1.father::name<<endl<<"性别： "<<s1.father::sex<<endl<<"年龄: "<<s1.father::year<<endl;
cout<<endl;
cout<<"mother: "<<s1.mother::name<<endl<<"性别： "<<s1.mother::sex<<endl<<"年龄: "<<s1.mother::year<<endl;
cout<<endl;
// cout<<"son: "<<s1.name<<endl<<"性别： "<<s1.sex<<endl<<"年龄: "<<s1.year<<endl; //保留了两份数据，产生了二义性
cout<<"son: "<<s1.name<<endl;
cout<<endl;
return 0;
}解决：以上菱形继承带来的问题可以使用虚继承的技术来解决
关键字：virtual
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
int year;
string sex;
};
//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的基类person称为虚基类
class father:virtual public person{
public:
string name;
};
class mother:virtual public person{
public:
string name;
};
class son:public father,public mother{
public:
string name;
};
int main(){
son s1;
s1.father::sex="男";
s1.father::year=40;
s1.father::name="baba";
s1.mother::sex="女";
s1.mother::year=38;
s1.mother::name="mama";
//实际需要的数据
s1.son::year=20;
s1.son::sex="Dog";
s1.son::name="lys";
//s1现在只保留最后初始化的一份数据
cout<<"father: "<<s1.father::name<<endl<<"性别： "<<s1.father::sex<<endl<<"年龄: "<<s1.father::year<<endl;
cout<<endl;
cout<<"mother: "<<s1.mother::name<<endl<<"性别： "<<s1.mother::sex<<endl<<"年龄: "<<s1.mother::year<<endl;
cout<<endl;
cout<<"son: "<<s1.name<<endl<<"性别： "<<s1.sex<<endl<<"年龄: "<<s1.year<<endl;
cout<<endl;
return 0;
}总结：
- 菱形继承带来的主要问题是派生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
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
多态满足条件：
- 有继承关系
- 派生类重写基类中的虚函数
多态使用条件
- 基类指针或引用指向派生类对象
重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
示例
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
void show(){
cout<<"是一个人"<<endl;
}
};
class male:public person{
public:
void show(){
cout<<"是一个男人"<<endl;
}
};
class female:public person{
public:
void show(){
cout<<"是一个女人"<<endl;
}
};
//静态多态的函数地址早绑定 编译阶段已经确定了函数地址
void show_sex(person &p){
p.show(); //调用person的show()函数
}
int main(){
male m1;
show_sex(m1); //本意是想根据对象的不同调用相应的show()函数
female f1;
show_sex(f1);
return 0;
}虚函数实现
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了
virtual void show(){
cout<<"是一个人"<<endl;
}
};
class male:public person{
public:
virtual void show(){ //重写的函数virtual可加可不加
cout<<"是一个男人"<<endl;
}
};
class female:public person{
public:
void show(){
cout<<"是一个女人"<<endl;
}
};
//动态多态的函数地址晚绑定 运行阶段才会确定函数地址
void show_sex(person &p){
p.show(); //调用对应的show()函数
}
int main(){
//调用传入对象的函数
//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
male m1;
show_sex(m1);
female f1;
show_sex(f1);
return 0;
}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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
//抽象计算器类
//多态优点：代码组织结构清晰，可读性强，利于前期和后期的扩展以及维护
class base{
public:
int x,y;
virtual int calculate(){
return 0;
}
};
//加法计算器
class add:public base{
public:
int calculate(){
return x+y;
}
};
//减法计算器
class sub:public base{
public:
int calculate(){
return x-y;
}
};
//乘法计算器
class mul:public base{
public:
int calculate(){
return x*y;
}
};
int main(){
//基类指针指向派生类对象的加法计算器
add a;
base *b1=&a;
b1->x=10;
b1->y=20;
cout<<b1->calculate()<<endl;
//基类引用指向派生类对象的减法计算器
sub s;
base &b2=s;
b2.x=10;
b2.y=20;
cout<<b2.calculate()<<endl;
//堆区开辟基类指针指向派生类的乘法计算器
base *b3=new mul;
b3->x=10;
b3->y=20;
cout<<b3->calculate()<<endl;
delete b3;
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
4.7.2 纯虚函数和抽象类
在多态中，通常基类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用派生类重写的内容,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(只要有一个函数是纯虚函数，就是抽象类)
抽象类特点：
- 无法实例化对象
- 派生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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class point{
public:
int x,y;
//纯虚函数
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
virtual void show()=0;
};
class point_son_1:public point{
public:
};
class point_son_2:public point{
public:
void show(){
cout<<x<<" "<<y<<endl;
}
};
void test01(){
// point p1; //抽象类 不能实例化对象
// point_son_1 s1; //没有重写基类里的纯虚函数，仍被视为抽象类
}
void test02(){
point_son_2 s2;
s2.x=10;
s2.y=20;
s2.show();
point &p2=s2;
p2.show();
point *p3=new point_son_2;
p3->x=10;
p3->y=20;
p3->show();
}
int main(){
test01();
test02();
return 0;
}4.7.3 虚析构和纯虚析构
多态使用时，如果派生类中有属性开辟到堆区，那么基类指针在释放时无法调用到派生类的析构代码
解决方式：将基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：
- 可以解决基类指针释放派生类对象
- 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别：
- 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象
虚析构语法：
virtual ~类名(){}
纯虚析构语法：
virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){}
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
person(){
cout<<"person的构造函数调用"<<endl;
}
virtual void show()=0;
~person(){
cout<<"person的析构函数调用"<<endl;
}
};
class student:public person{
public:
string *name;
student(string s){
cout<<"student的构造函数调用"<<endl;
name=new string(s);
}
void show(){
cout<<*name<<" is dog "<<endl;
}
~student(){
cout<<"student的析构函数调用"<<endl;
if(name!=NULL){
delete name;
name=NULL;
}
}
};
int main(){
person *p=new student("lys");
p->show();
//通过基类指针去释放，会导致派生类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
delete p;
return 0;
}解决方法1 将基类函数的析构函数改为虚析构
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
person(){
cout<<"person的构造函数调用"<<endl;
}
virtual void show()=0;
//利用虚析构函数解决基类释放派生类对象时不彻底的问题
virtual ~person(){
cout<<"person的虚析构函数调用"<<endl;
}
};
class student:public person{
public:
string *name;
student(string s){
cout<<"student的构造函数调用"<<endl;
name=new string(s);
}
void show(){
cout<<*name<<" is dog "<<endl;
}
~student(){
cout<<"student的析构函数调用"<<endl;
if(name!=NULL){
delete name;
name=NULL;
}
}
};
int main(){
person *p=new student("lys");
p->show();
delete p;
return 0;
}解决方法2 利用纯虚析构函数的方法
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
class person{
public:
person(){
cout<<"person的构造函数调用"<<endl;
}
virtual void show()=0;
//纯虚析构函数
virtual ~person()=0;
};
//纯虚析构函数需要实现 可以将基类中开辟的数据释放
person::~person(){
cout<<"person的纯虚析构函数调用"<<endl;
}
class student:public person{
public:
string *name;
student(string s){
cout<<"student的构造函数调用"<<endl;
name=new string(s);
}
void show(){
cout<<*name<<" is dog "<<endl;
}
~student(){
cout<<"student的析构函数调用"<<endl;
if(name!=NULL){
delete name;
name=NULL;
}
}
};
int main(){
person *p=new student("lys");
p->show();
delete p;
return 0;
}总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过基类指针释放派生类对象
2. 如果派生类中没有堆区数据，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
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
5.1文本文件
5.1.1写文件
步骤：
-
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::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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <fstream> //包含头文件
using namespace std;
int main(){
ofstream o1; //创建流对象
o1.open("test.txt",ios::out); //打开文件
//写数据
o1<<"lys"<<endl;
o1<<"ege 20"<<endl;
o1<<"is a dog"<<endl;
o1.close(); //关闭文件
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的路径，以及打开方式
- 利用
<<可以向文件中写数据 - 操作完毕，要关闭文件
5.1.2读文件
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 <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <fstream> //包含头文件
using namespace std;
int main(){
ifstream i1; //创建流对象
i1.open("test.txt",ios::in); //打开文件
if(!i1.is_open()){ //判断文件是否打开成功
cout<<"找不到该文件"<<endl;
}
//读数据
// //1
// char s1[1024]={0};
// while(i1>>s1){
// cout<<s1<<endl; //遇到空格读出一次
// }
//
// //2
// char s2[1024]={0};
// while(i1.getline(s2,sizeof(s2))){
// cout<<s2<<endl; //遇到换行读出一次
// }
//
// //3
// char s3;
// while((s3=i1.get())!=EOF){
// cout<<s3; //一个字符读出一次
// }
//4
string s4;
while(getline(i1,s4)){
cout<<s4<<endl; //遇到换行读出一次
}
i1.close(); //关闭文件
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 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
示例：
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <fstream> //包含头文件
using namespace std;
int main(){
ofstream o1; //创建流对象
o1.open("test_01.txt",ios::out|ios::binary); //打开文件
//写数据
char s[1024]="lys is a dog"; //string写入，在读出时会出问题
o1.write((const char*)&s,sizeof(s));
o1.close(); //关闭文件
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 - 不要用读入
string类型 - 原因：
string在stl中其实是一个类，这样写入的其实是test_01这个类对象，因此写到文件的其实是这个类的数据和指向这个类的指针。同时，因为string类的字符串是用new在堆上分配的，string类本身只包含字符串的指针，用c_str()这个成员函数可以获得这个指针
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 <string>
#include <algorithm>
#include <fstream> //包含头文件
using namespace std;
int main(){
ifstream i1; //创建流对象
i1.open("test_01.txt",ios::out|ios::binary); //打开文件
if(!i1.is_open()){ //判断文件是否打开成功
cout<<"找不到该文件"<<endl;
}
//读数据
char s[1024];
i1.read((char*)&s,sizeof(s));
cout<<s<<endl;
i1.close(); //关闭文件
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
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