C++| 匠心之作 从0到1入门学编程【视频+课件+笔记+源码】
目录
1、内存分区模型
2、引用
3、函数提高
4、类和对象
4.1、封装
4.1.1、封装的意义
——实例1：设计圆类
——实例2：设计学生类
——实例3：三种访问权限
4.1.2、struct和class区别
4.1.3、成员属性设置为私有
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
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
——示例1：静态成员变量
——示例2：静态成员函数
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1-计算器类
4.7.3、纯虚函数和抽象类
4.7.4、多态案例2-制作饮品
4.7.5、虚析构和纯虚析构
4.7.6、多态案例3-电脑组装
C++核心编程：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。
1、内存分区模型
2、引用
3、函数提高
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 };
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。
——实例1：设计圆类
#include //示例1：设计一个圆类，求圆的周长。
using namespace std;
const double PI = 3.14;//圆周率
// 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。
//封装设计一个圆类，求圆的周长。圆求周长的公式：2* PI*半径
//class代表设计一个类，类后面跟着的就是类名称
class Circle {
public: //访问权限：公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
double calculateZC() {//获取到圆的周长
return 2 * PI * m_r;// 2 * pi * r，获取圆的周长
}
};
int main() {
//通过圆类，创建具体的圆(对象)，实例化(通过一个类创建一个对象的过程)
Circle c1;//c1就是一个具体的圆
c1.m_r = 10;//给圆对象的半径属性进行赋值操作
// 2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//圆的周长为：62.8
system("pause");
return 0;
}
——实例2：设计学生类
#include //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
using namespace std;
class Student {//学生类
public://公共权限
//类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。
//“属性”别名：成员属性、成员变量
//“行为”别名：成员函数、成员方法
//属性
string m_name;//姓名
int m_id;//学号
//行为
void setName(string name) {//给姓名赋值
m_name = name;
}
void setID(int id) {//给学号赋值
m_id = id;
}
void showStudent() {//显示姓名与学号
cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl;
}
// public:
// string m_name;
// int m_id;
};
int main() {
Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象
//给s1对象进行属性赋值操作
s1.m_name = "张三";
s1.setName("zs");
s1.m_id = 1;
s1.showStudent();
Student stu;
stu.setName("德玛西亚");
stu.setID(250);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
——实例3：三种访问权限
#include //示例3：三种访问权限
using namespace std;
//三种访问权限
//1、公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class Person {
//姓名：公共权限
public:
string m_Name;
//汽车：保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码：私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;//实例化具体对象
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限内容，类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到
p.func();
system("pause");
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
using namespace std;
class C1 {
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
//struct和class区别
//struct默认权限是公共public
//class默认权限是私有private
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问
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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
3、函数提高
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 };
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。
——实例1：设计圆类
#include //示例1：设计一个圆类，求圆的周长。
using namespace std;
const double PI = 3.14;//圆周率
// 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。
//封装设计一个圆类，求圆的周长。圆求周长的公式：2* PI*半径
//class代表设计一个类，类后面跟着的就是类名称
class Circle {
public: //访问权限：公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
double calculateZC() {//获取到圆的周长
return 2 * PI * m_r;// 2 * pi * r，获取圆的周长
}
};
int main() {
//通过圆类，创建具体的圆(对象)，实例化(通过一个类创建一个对象的过程)
Circle c1;//c1就是一个具体的圆
c1.m_r = 10;//给圆对象的半径属性进行赋值操作
// 2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//圆的周长为：62.8
system("pause");
return 0;
}
——实例2：设计学生类
#include //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
using namespace std;
class Student {//学生类
public://公共权限
//类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。
//“属性”别名：成员属性、成员变量
//“行为”别名：成员函数、成员方法
//属性
string m_name;//姓名
int m_id;//学号
//行为
void setName(string name) {//给姓名赋值
m_name = name;
}
void setID(int id) {//给学号赋值
m_id = id;
}
void showStudent() {//显示姓名与学号
cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl;
}
// public:
// string m_name;
// int m_id;
};
int main() {
Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象
//给s1对象进行属性赋值操作
s1.m_name = "张三";
s1.setName("zs");
s1.m_id = 1;
s1.showStudent();
Student stu;
stu.setName("德玛西亚");
stu.setID(250);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
——实例3：三种访问权限
#include //示例3：三种访问权限
using namespace std;
//三种访问权限
//1、公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class Person {
//姓名：公共权限
public:
string m_Name;
//汽车：保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码：私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;//实例化具体对象
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限内容，类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到
p.func();
system("pause");
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
using namespace std;
class C1 {
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
//struct和class区别
//struct默认权限是公共public
//class默认权限是私有private
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问
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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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 };
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。
——实例1：设计圆类
#include //示例1：设计一个圆类，求圆的周长。
using namespace std;
const double PI = 3.14;//圆周率
// 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。
//封装设计一个圆类，求圆的周长。圆求周长的公式：2* PI*半径
//class代表设计一个类，类后面跟着的就是类名称
class Circle {
public: //访问权限：公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
double calculateZC() {//获取到圆的周长
return 2 * PI * m_r;// 2 * pi * r，获取圆的周长
}
};
int main() {
//通过圆类，创建具体的圆(对象)，实例化(通过一个类创建一个对象的过程)
Circle c1;//c1就是一个具体的圆
c1.m_r = 10;//给圆对象的半径属性进行赋值操作
// 2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//圆的周长为：62.8
system("pause");
return 0;
}
——实例2：设计学生类
#include //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
using namespace std;
class Student {//学生类
public://公共权限
//类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。
//“属性”别名：成员属性、成员变量
//“行为”别名：成员函数、成员方法
//属性
string m_name;//姓名
int m_id;//学号
//行为
void setName(string name) {//给姓名赋值
m_name = name;
}
void setID(int id) {//给学号赋值
m_id = id;
}
void showStudent() {//显示姓名与学号
cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl;
}
// public:
// string m_name;
// int m_id;
};
int main() {
Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象
//给s1对象进行属性赋值操作
s1.m_name = "张三";
s1.setName("zs");
s1.m_id = 1;
s1.showStudent();
Student stu;
stu.setName("德玛西亚");
stu.setID(250);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
——实例3：三种访问权限
#include //示例3：三种访问权限
using namespace std;
//三种访问权限
//1、公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class Person {
//姓名：公共权限
public:
string m_Name;
//汽车：保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码：私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;//实例化具体对象
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限内容，类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到
p.func();
system("pause");
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
using namespace std;
class C1 {
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
//struct和class区别
//struct默认权限是公共public
//class默认权限是私有private
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问
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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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 };
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。
——实例1：设计圆类
#include //示例1：设计一个圆类，求圆的周长。
using namespace std;
const double PI = 3.14;//圆周率
// 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。
//封装设计一个圆类，求圆的周长。圆求周长的公式：2* PI*半径
//class代表设计一个类，类后面跟着的就是类名称
class Circle {
public: //访问权限：公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
double calculateZC() {//获取到圆的周长
return 2 * PI * m_r;// 2 * pi * r，获取圆的周长
}
};
int main() {
//通过圆类，创建具体的圆(对象)，实例化(通过一个类创建一个对象的过程)
Circle c1;//c1就是一个具体的圆
c1.m_r = 10;//给圆对象的半径属性进行赋值操作
// 2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为：" << c1.calculateZC() << endl;//圆的周长为：62.8
system("pause");
return 0;
}
——实例2：设计学生类
#include //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
using namespace std;
class Student {//学生类
public://公共权限
//类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。
//“属性”别名：成员属性、成员变量
//“行为”别名：成员函数、成员方法
//属性
string m_name;//姓名
int m_id;//学号
//行为
void setName(string name) {//给姓名赋值
m_name = name;
}
void setID(int id) {//给学号赋值
m_id = id;
}
void showStudent() {//显示姓名与学号
cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl;
}
// public:
// string m_name;
// int m_id;
};
int main() {
Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象
//给s1对象进行属性赋值操作
s1.m_name = "张三";
s1.setName("zs");
s1.m_id = 1;
s1.showStudent();
Student stu;
stu.setName("德玛西亚");
stu.setID(250);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
——实例3：三种访问权限
#include //示例3：三种访问权限
using namespace std;
//三种访问权限
//1、公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class Person {
//姓名：公共权限
public:
string m_Name;
//汽车：保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码：私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;//实例化具体对象
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限内容，类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到
p.func();
system("pause");
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
using namespace std;
class C1 {
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
//struct和class区别
//struct默认权限是公共public
//class默认权限是私有private
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问
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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
#include//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 using namespace std; class Student {//学生类 public://公共权限 //类中的属性和行为，我们统一称为“成员”。 //“属性”别名：成员属性、成员变量 //“行为”别名：成员函数、成员方法 //属性 string m_name;//姓名 int m_id;//学号 //行为 void setName(string name) {//给姓名赋值 m_name = name; } void setID(int id) {//给学号赋值 m_id = id; } void showStudent() {//显示姓名与学号 cout << "name：" << m_name << " ID：" << m_id << endl; } // public: // string m_name; // int m_id; }; int main() { Student s1;//创建一个具体学生，实例化对象 //给s1对象进行属性赋值操作 s1.m_name = "张三"; s1.setName("zs"); s1.m_id = 1; s1.showStudent(); Student stu; stu.setName("德玛西亚"); stu.setID(250); stu.showStudent(); system("pause"); return 0; }
——实例3：三种访问权限
#include //示例3：三种访问权限
using namespace std;
//三种访问权限
//1、公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
//2、保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲中的保护内容
//3、私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class Person {
//姓名：公共权限
public:
string m_Name;
//汽车：保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码：私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() {
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;//实例化具体对象
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限内容，类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限内容，类外访问不到
p.func();
system("pause");
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
using namespace std;
class C1 {
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
//struct和class区别
//struct默认权限是公共public
//class默认权限是私有private
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
//在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
//在struct中默认的权限为公共，因此可以访问
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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
#includeusing namespace std; class C1 { int m_A; //默认是私有权限 }; struct C2 { int m_A; //默认是公共权限 }; int main() { //struct和class区别 //struct默认权限是公共public //class默认权限是私有private C1 c1; c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有 //在class里默认权限为私有，因此类外不可以访问 C2 c2; c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共 //在struct中默认的权限为公共，因此可以访问 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。
#include
#include
using namespace std;
//成员属性设置为私有
//1、可以自己控制读写权限
//2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性
class Person {//设计类：人
public:
//【姓名】
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName() {
return m_Name;
}
//【年龄】
//获取年龄，可读可写，如果想修改（年龄的范围必须是0~150之间）
int getAge() {
//m_Age = 0;//初始化为0岁
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 150) {
cout << "你个老妖精！" << endl;
m_Age = 0;//强制初始化为0岁
return;
}
m_Age = age;
}
//【情人】
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name;//可读可写 姓名
int m_Age;//只读 年龄
string m_Lover;//只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名：" << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(50);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("lover");
//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.1、练习案例1：设计立方体类
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。
立方体类设计
#include //练习案例1：设计立方体类
#include
using namespace std;
//立方体类设计
//1、创建立方体类
//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
//创建立方体类
class Cube {
private:
//属性一般设置为私有，长宽高
int m_L;//长
int m_W;//宽
int m_H;//高
public:
void setL(int L) {//设置长
m_L = L;
}
int getL() {//获取长
return m_L;
}
void setW(int W) {//设置宽
m_W = W;
}
int getW() {//获取宽
return m_W;
}
void setH(int H) {//设置高
m_H = H;
}
int getH() {//获取高
return m_H;
}
int getS() {//行为1：获取立方体面积
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
int getV() {//行为2：获取立方体体积
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass()
bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube &a, Cube &b) {
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main() {
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl;
else
cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl;
system("pause");
return 0;
}
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
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。
立方体类设计
#include//练习案例1：设计立方体类 #include using namespace std; //立方体类设计 //1、创建立方体类 //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 //创建立方体类 class Cube { private: //属性一般设置为私有，长宽高 int m_L;//长 int m_W;//宽 int m_H;//高 public: void setL(int L) {//设置长 m_L = L; } int getL() {//获取长 return m_L; } void setW(int W) {//设置宽 m_W = W; } int getW() {//获取宽 return m_W; } void setH(int H) {//设置高 m_H = H; } int getH() {//获取高 return m_H; } int getS() {//行为1：获取立方体面积 return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H); } int getV() {//行为2：获取立方体体积 return m_L * m_W * m_H; } //利用成员函数判断两个立方体是否相等 isSameByClass() bool isSame01(Cube &b) {//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较 if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH()) return true; else return false; } }; //全局函数 bool isSame02(Cube &a, Cube &b) { if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH()) return true; return false; } int main() { //创建一个立方体对象 Cube a1; a1.setL(10); a1.setW(10); a1.setH(10); cout << "立方体a1的面积为：" << a1.getS() << endl; cout << "立方体a1的体积为：" << a1.getV() << endl; Cube a2; a2.setL(10); a2.setW(10); a2.setH(12); cout << "立方体a1的面积为：" << a2.getS() << endl; cout << "立方体a1的体积为：" << a2.getV() << endl; //利用成员函数判断两个立方体是否相等 bool flag = a2.isSame01(a1); if (flag) cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl; else cout << "成员函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl; //利用全局函数判断两个立方体是否相等 bool ret = isSame02(a1, a2); if (ret) cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2相等。" << endl; else cout << "全局函数判断：立方体a1与立方体a2不相等。" << endl; system("pause"); return 0; }
——4.1.3.2、练习案例2：点和圆的关系
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
点和圆关系
#include //练习案例2：点和圆的关系案例
#include
using namespace std;
class Point {//一个点类（Point）
public:
//设置x坐标
void setX(int x) {
p_x = x;
}
//获取x坐标
int getX() {
return p_x;
}
//设置y坐标
void setY(int y) {
p_y = y;
}
//获取y坐标
int getY() {
return p_y;
}
private:
int p_x;
int p_y;
};
class Circle {//设计一个圆类Circle
public:
//设置半径R
void setR(int r) {
R = r;
}
//获取半径R
int getR() {
return R;
}
//设置圆心
void setCenter(Point center) {
c_center = center;
}
//获取圆心
Point getCenter() {// c_center是Piont类的数据
return c_center;
}
private:
int R;
//在类中可以让另一个类作为本类中的成员--与结构体相似
Point c_center;
};
//判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p) {
//计算两点之间距离的平方
int pDistance = (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 (pDistance == rDistance){
cout << "点在圆上。" << endl;
} else if (pDistance > rDistance)
cout << "点在圆外。" << endl;
else
cout << "点在圆内。" << endl;
// if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) == c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆上。" << endl;
// else if ((p.getX() - c.getCenter().getX()) * (p.getX() - c.getCenter().getX()) + (p.getY() - c.getCenter().getY()) * (p.getY() - c.getCenter().getY()) > c.getR() * c.getR())
// cout << "点在圆外。" << endl;
// else
// cout << "点在圆内。" << endl;
}
int main() {
//创建并设置点P1(10,9)
Point P1;
P1.setX(10);
P1.setY(9);
//创建并设置点P2-圆心(10,0)
Point P2;
P2.setX(10);
P2.setY(0);
//设置圆C1
Circle C1;
C1.setR(10);
C1.setCenter(P2);//圆心(10,0)
isInCircle(C1, P1);//点在圆内。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
练习案例2：点和圆的关系
设计一个圆形类（Circle）和一个点类（Point），计算点和圆的关系。
生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全。
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。
-
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。
#include //对象的初始化和清理
using namespace std;
class Person {
public:
//1、构造函数，进行初始化操作
//没有返回值，不用写void
//函数名与类名相同
//构造函教可以有参数，可以发生重载
//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
Person() {
cout << "Person的构造函数调用。" << endl;
}
//2、析构函数，进行清理的操作
//没有返回值，不用写void
//函数名和类名相同在名称前加~
//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数，而且只会调用一次
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用。" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构。
void test01() {
Person p;//在栈上的数据(临时变量)，test01执行完毕后，释放这个对象
}
int main() {
test01();
Person p;
system("pause");
return 0;
}
4.2.2、构造函数的分类及调用
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include //构造函数的分类及调用
using namespace std;
//1、构造函数分类
//按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中
Person(const Person &p) {//引用的方式传参
//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1、括号法（常用）
Person p1();//默认构造函数调用
Person p2(10);//有参构造函数
Person p3(p2);//拷贝构造函数
//注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2();
cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
//2.2、显式法
Person p4;//默认构造函数调用
Person p5 = Person(10);//有参构造函数
Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数
// Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。
cout << "aaaaa" << endl;
//2.3、隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造
//注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
// test02();
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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
-
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。
两种分类方式：1.按参数分为： 有参构造和无参构造；2.按类型分为： 普通构造和拷贝构造。
三种调用方式：1.括号法；2.显示法；3.隐式转换法。
#include//构造函数的分类及调用 using namespace std; //1、构造函数分类 //按照参数分类分为：有参构造和无参构造(默认构造)，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 class Person { public: //无参（默认）构造函数 Person() { cout << "Person的无参构造函数调用!" << endl; } //有参构造函数 Person(int a) { age = a; cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl; } //拷贝构造函数，将p的所有属性拷贝到自身对象中 Person(const Person &p) {//引用的方式传参 //将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上 age = p.age; cout << "拷贝构造函数!" << endl; } //析构函数 ~Person() { cout << "析构函数!" << endl; } public: int age; }; //2、构造函数的调用 //调用无参构造函数 void test01() { Person p; //调用无参构造函数 } //调用有参的构造函数 void test02() { //2.1、括号法（常用） Person p1();//默认构造函数调用 Person p2(10);//有参构造函数 Person p3(p2);//拷贝构造函数 //注意事项1：调用默认无参构造函数时不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明。Person p2(); cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl; cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl; //2.2、显式法 Person p4;//默认构造函数调用 Person p5 = Person(10);//有参构造函数 Person p6 = Person(p2);//拷贝构造函数 // Person(10);//单独写就是匿名对象。特点：当前行执行结束之后，马上析构，系统会立即回收掉匿名对象。 cout << "aaaaa" << endl; //2.3、隐式转换法 Person p4 = 10; //相当于写了：Person p4 = Person(10);有参构造 Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4);拷贝构造 //注意事项2：不能利用“拷贝构造函数”初始化匿名对象，编译器认为是对象声明。 //Person p5(p4); } int main() { test01(); // test02(); 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。
#include
using namespace std;
//拷贝构造函数调用时机
//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
//2、值传递的方式给函数参数传值；
//3、值方式返回局部对象。
class Person {
public:
Person() {
cout << "Person默认(无参)构造函数调用!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "Person析构函数调用!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
Person p1(20);
Person p2(p1);
cout << "P2的年龄为：" << p2.mAge << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
//相当于：Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝新数据
}
//3.以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();
//test02();
test03();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数：
//默认构造（空实现)
//析构函数（空实现)
//拷贝构造（值拷贝)
//2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。
//如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age) {
m_Age = age;
cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
m_Age = p.m_Age;
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
// Person p;
// p.m_Age = 18;
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
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
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
// test01();
test02();
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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
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。
#includeusing namespace std; //构造函数的调用规则 //1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少3个函数： //默认构造（空实现) //析构函数（空实现) //拷贝构造（值拷贝) //2、如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造。 //如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了 class Person { public: //无参（默认）构造函数 Person() { cout << "Person的默认(无参)构造函数调用!" << endl; } //有参构造函数 Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person的有参构造函数调用!" << endl; } //拷贝构造函数 Person(const Person& p) { m_Age = p.m_Age; cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl; } //析构函数 ~Person() { cout << "Person的析构函数调用!" << endl; } public: int m_Age; }; void test01() { // Person p; // p.m_Age = 18; // Person p2(p); // cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl; Person p1(18); //如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作。 Person p2(p1); cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl; } 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 Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错 Person p2(10); //用户提供的有参 Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供 //如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数 Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错 Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错 Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造 } int main() { // test01(); test02(); 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。
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。
深拷贝与浅拷贝
#include
using namespace std;
class Person {
public:
//无参（默认）构造函数
Person() {
cout << "Person的无参(默认)构造函数调用!" << endl;
}
//有参构造函数
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);//数据放在堆区，堆区数据需要手动开辟与手动释放
}
//拷贝构造函数，自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p) {
cout << "Person的拷贝构造函数调用!" << endl;
//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
m_age = p.m_age;
// m_height = p.m_height;//编译器默认实现就是这行代码
m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作
}
//析构函数
~Person() {//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if (m_height != NULL) {
delete m_height;
m_height = NULL;
}
cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
}
public:
int m_age;//年龄
int* m_height;//指针指向身高
};
void test01() {
Person p1(18, 181);
cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << "，身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << "，身高：" << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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）... {}
#include //初始化列表
using namespace std;
class Person {
public:
//传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {}
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA：" << m_A << endl;
cout << "mB：" << m_B << endl;
cout << "mC：" << m_C << endl;
}
public:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01() {
Person p(10, 20, 30);
// Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
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。
作用：C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性。语法：构造函数()：属性1(值1),属性2（值2）... {}
#include//初始化列表 using namespace std; class Person { public: //传统方式初始化 //Person(int a, int b, int c) { // m_A = a; // m_B = b; // m_C = c; //} //初始化列表方式初始化属性//Person() :m_A(1), m_B(2), m_C(3) {} Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {} void PrintPerson() { cout << "mA：" << m_A << endl; cout << "mB：" << m_B << endl; cout << "mC：" << m_C << endl; } public: int m_A; int m_B; int m_C; }; void test01() { Person p(10, 20, 30); // Person p; cout << "m_A = " << p.m_A << endl; cout << "m_B = " << p.m_B << endl; cout << "m_C = " << p.m_C << endl; } int main() { Person p(1, 2, 3); p.PrintPerson(); system("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。
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 //类对象作为类成员
#include //字符串头文件
using namespace std;
class Phone {
public:
Phone(string name) {
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造函数调用" << endl;
}
~Phone() {
cout << "Phone析构函数调用" << endl;
}
string m_PhoneName;//手机品牌名称
};
class Person {
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
//Phone m_Phone = pName;//隐式转换法
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) {
cout << "Person构造函数调用" << endl;
}
~Person() {
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
void playGame() {
cout << m_Name << "使用" << m_Phone.m_PhoneName << "牌手机！" << endl;
}
string m_Name;//姓名
Phone m_Phone;//手机
};
//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，析构的顺序与构造相反.
void test01() {
//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为“对象成员”。
//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造；
//析构顺序与构造相反。
Person p("张三" , "苹果X");
cout << p.m_Name << "拿着" << p.m_Phone.m_PhoneName << endl;
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
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。
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
#include //示例1：静态成员变量
using namespace std;
class Person {
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点：
//1、在编译阶段分配内存
//2、类内声明，类外初始化
//3、所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//静态成员变量：类内声明，类外初始化
int AAA = 10;//全局变量
int Person::m_A = 100;//Person的静态成员变量
int Person::m_B = 222;//Person的静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据
//因此静态成员变量有两种访问方式
//1、通过对象进行访问
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名进行访问
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员变量
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
——示例2：静态成员函数
#include //示例2：静态成员函数
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
static void func1() {//静态成员函数
cout << "static void func1调用！" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享
//m_B = 100; //错误，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_B属性
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2() {
cout << "static void func2调用！" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;//静态成员变量
void test01() {
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象访问
Person p1;
p1.func1();
//2、通过类名访问
Person::func1();
//Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数
}
int main() {
test01();
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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
#include//示例2：静态成员函数 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 static void func1() {//静态成员函数 cout << "static void func1调用！" << endl; m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量，m_A数据共享 //m_B = 100; //错误，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_B属性 } static int m_A; //静态成员变量 int m_B; //非静态成员变量 private: //静态成员函数也是有访问权限的 static void func2() { cout << "static void func2调用！" << endl; } }; int Person::m_A = 10;//静态成员变量 void test01() { //静态成员变量两种访问方式 //1、通过对象访问 Person p1; p1.func1(); //2、通过类名访问 Person::func1(); //Person::func2();//私有权限访问不到，类外访问不到私有静态成员函数 } int main() { test01(); 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。
#include //成员变量和成员函数是分开存储的
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上
static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上
void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上
cout << "mA：" << this->mA << endl;
}
static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上
};
int Person::mB = 0;
void test01() {
Person p;
//空对象占用内存空间为：1
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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//成员变量和成员函数是分开存储的 using namespace std; class Person { public: Person() { mA = 0; } int mA;//非静态成员变量占对象空间，属于类的对象上 static int mB;//静态成员变量不占对象空间，不属于类的对象上 void func() {//非静态函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例，不属于类的对象上 cout << "mA：" << this->mA << endl; } static void sfunc() {}//静态成员函数也不占对象空间，不属于类的对象上 }; int Person::mB = 0; void test01() { Person p; //空对象占用内存空间为：1 //C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。 //每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址 cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl; } int main() { cout << sizeof(Person) << endl; system("pause"); return 0; }
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分【1、解决名称冲突】
this->age = age;//this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
}
Person& PersonAddAge(Person p) {//返回本体用引用方式返回
this->age += p.age;
//this指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;//【2、返回对象本身用“*this”】
}
int age;
};
void test01() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);//链式编程思想
cout << "p2的年龄p2.age = " << p2.age << endl;//20
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include //空指针访问(调用)成员函数
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl;
}
void ShowPersonAge() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age
}
public:
int m_Age;
};
void test01() {
Person * p = NULL;//空指针
p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数
//(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL
p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针不需要定义，直接使用即可。
this指针的用途：1.当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分；2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this。
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。
#include//空指针访问(调用)成员函数 using namespace std; class Person { public: void ShowClassName() { cout << "This is Person class! 我是Person类！" << endl; } void ShowPersonAge() { if (this == NULL) { return; } cout << "age = " << m_Age << endl;//this->m_Age } public: int m_Age; }; void test01() { Person * p = NULL;//空指针 p->ShowClassName();//空指针，可以调用成员函数 //(代码报错)报错原因是因为传入的指针是为NULL p->ShowPersonAge();//但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了 } int main() { test01(); system("pause"); 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。
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
//在成员函数后面加const，修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
void ShowPerson() const {//常函数
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //this指针不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}
void MyFunc() {//const
//mA = 10000;
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改，可变的，特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加mutable关键字
};
//const修饰对象 常对象
void test01() {
const Person person; //常量对象，在对象前加const变为常对象
cout << person.m_A << endl;
//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值，但是可以访问
person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量，m_B是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象访问成员函数，常对象只能调用常函数
// person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
//常对象不可以调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性
person.ShowPerson();
}
int main() {
test01();
system("pause");
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：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
生活中你的家有客厅(Public)，有你的卧室(Private)。
客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去；
但是呢，你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。
在程序里，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术。
友元的目的就是让一个函数或者类访问另一个类中私有成员。
友元的关键字为friend。友元的三种实现：1.全局函数做友元；2.类做友元；3.成员函数做友元。
4.4.1、全局函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building {
//告诉编译器：goodGay全局函数是Building类的好朋友，可以访问Building类中的私有内容(成员)。
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building() {
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
void goodGay(Building *building) {
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
Building building;
goodGay(&building);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2、类做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building中的属性
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员)
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外写成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {
building = new Building;//创建建筑物对象
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
#include#include using namespace std; class Building; class goodGay { public: goodGay(); void visit();//参观函数访问Building中的属性 private: Building *building; }; class Building { //告诉编译器：goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容(成员) friend class goodGay; public: Building(); public: string m_SittingRoom;//客厅 private: string m_BedRoom;//卧室 }; Building::Building() {//类外写成员函数 this->m_SittingRoom = "客厅"; this->m_BedRoom = "卧室"; } goodGay::goodGay() { building = new Building;//创建建筑物对象 } void goodGay::visit() { cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl; cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl; } void test01() { goodGay gg; gg.visit(); } int main(){ test01(); system("pause"); return 0; }
4.4.3、成员函数做友元
#include
#include
using namespace std;
class Building;
class goodGay {
public:
goodGay();//构造函数
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以访问Building中私有内容
void visit2();//让visit2函数不可以访问Building中私有成员
private:
Building *building;
};
class Building {
//告诉编译器：goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友，可以访问私有内容
//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
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;//客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building() {//类外实现成员函数
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay() {//goodGay构造函数的实现
building = new Building;//在堆区创建一个Building对象并用指针维护
}
void goodGay::visit() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2() {
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01() {
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
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。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
加号运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
Person operator+(const Person& p) {//1、成员函数实现+号运算符重载
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//2、全局函数实现+号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
Person temp(0, 0);
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
//运算符重载，可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val) {//函数重载版本
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
// Person p;
// p.m_A = 10;
// p.m_B = 10;
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1;//相当于p2.operaor+(p1)，成员函数重载本质调用
cout << "p3.mA：" << p3.m_A << "，p3.mB：" << p3.m_B << endl;
//全局函数方式，Person+int
Person p4 = p3 + 10;//相当于operator+(p3,10)，全局函数重载本质调用
cout << "p4.mA：" << p4.m_A << "，p4.mB：" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
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。
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。
左移运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
//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
//ostreamb标准输出流对象
friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person();
Person(int a, int b) {
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(Person& p){
//}
private://private public
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个
//本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#include
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++
//返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作
m_Num++;//先进行++运算
return *this;//再将自身返回，*返回自身
}
MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
//先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值
MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
m_Num++;//后递增操作
return temp;//最后将记录结果返回
}
private:
int m_Num;
};
//重载<<运算符
ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) {
out << myInt.m_Num;
return out;
}
//前置++：先++再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
cout << ++(++myInt) << endl;
}
//后置++：先返回再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
int a = 0;
cout << ++(++a) << endl;//2
cout << a << endl;//2
system("pause");
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。
赋值运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(int age) {
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符
//m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝
//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;
}
m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题
return *this;//返回自身
}
~Person() {
if (m_Age != NULL) {//释放内存
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
int *m_Age;//年龄的指针
};
void test01() {
Person p1(11);
Person p2(12);
Person p3(13);
p3 = p2 = p1;//赋值操作
cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11
cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11
cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11
}
int main() {
test01();
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
system("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。
关系运算符重载
#include
using namespace std;
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return true;
} else {
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p) {
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
return false;
} else {
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01() {
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b) {
cout << "a和b相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b不相等。" << endl;
}
if (a != b) {
cout << "a和b不相等。" << endl;
} else {
cout << "a和b相等。" << endl;
}
}
int main() {
test01();
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。
#include
#include
using namespace std;
class MyPrint {//打印输出类
public:
void operator()(string text) {//重载函数调用运算符
cout << text << endl;
}
};
void MyPrintFunc(string str){//普通函数
cout << str << endl;
}
void test01() {
MyPrintFunc("abc");//普通函数调用
MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数
myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法
}
class MyAdd {//加法类
public:
int operator()(int v1, int v2) {
return v1 + v2;
}
};
void test02() {
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20
//匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200
}
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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include //普通实现写法
using namespace std;
class Java {//Java页面
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;
}
};
class Python {//Python页面
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;
}
};
class CPP {//C++页面
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;
}
#include //继承实现写法
using namespace std;
//继承的好处：减少重复代码。
//语法：class 子类 : 继承方式 父类 {}
//子类也称为派生类,父类也称为基类。
class BasePage {//公共页面类，继承实现页面
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 BasePage {//Java页面
public:
void content() {
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public BasePage {//Python页面
public:
void content() {
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP : public BasePage {//C++页面
public:
void content() {
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01() {
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#include
using namespace std;
class Base1 {//公共继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 : public Base1 {
public:
void func() {
m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限
m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限
//m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问
}
};
void myClass() {
Son1 s1;
s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限
//s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到
}
class Base2 {//保护继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son2 : protected Base2 {
public:
void func() {
m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问
}
};
void myClass2() {
Son2 s;
//s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问
}
class Base3 {//私有继承
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son3 : private Base3 {
public:
void func() {
m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员
m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员
//m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3 : public Son3 {
public:
void func() {
//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到
//m_C;
}
};
void myClass3() {
Son3 s1;
//s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到
//s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问
}
int main() {
system("pause");
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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};
class Son : public Base {//公共继承
public:
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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base() {
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son() {
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test01() {
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。
Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
Base() {
m_A = 100;
}
void func() {
cout << "Base - func()调用！" << endl;
}
void func(int a) {
cout << "Base - func(int a)调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son() {
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
void func() {
cout << "Son - func()调用！" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01() {//同名成员属性处理方式
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域
}
void test02() {//同名成员函数处理方式
Son s;
s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员
s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数?
//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中所有同名成员函数
s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
-
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。
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）。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
static void func() {
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a) {
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化
class Son : public Base {
public:
static void func() {
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
void test01() {//同名静态成员属性
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A
cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
void test02() {//同名静态成员函数
//1、通过对象访问
cout << "通过对象访问：" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2、通过类名访问
cout << "通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问
//子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#include
using namespace std;
class Base1 {
public:
Base1() {
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2() {
m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ...
class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2
public:
Son() {
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01() {
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100
cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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：
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。
总结：
-
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。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承解决菱形继承的问题
//继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};//羊类
class Tuo : virtual public Animal {};//驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类
void test01() {
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
//使用虚继承后，数据只有一份！
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
//这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test01();
system("pause");
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。
下面通过案例进行讲解多态。
#include
using namespace std;
class Animal {//动物类
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 speak() {//Speak函数就是虚函数
cout << "动物在说话..." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {//猫类
public:
//重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同
void speak() {
cout << "小猫在说话..." << endl;
}
};
class Dog : public Animal {//狗类
public:
void speak() {
cout << "小狗在说话..." << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat;
animal.speak();
}
//动态多态满足条件：
//1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数
//动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象
void test01() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);//小猫在说话...
Dog dog;
DoSpeak(dog);//小狗在说话...
}
void test02() {
cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结
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。
多态原理
4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include //分别利用普通写法和多态技术实现计算器
#include
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、想拓展新的功能，需要修改源码
//在真实开发中提倡开闭原则
//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01() {//普通实现测试
Calculator c;//创建计算器对象
c.m_Num1 = 10;//操作数1
c.m_Num2 = 20;//操作数2
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。
class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类
public :
virtual int getResult() {
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类
public:
int getResult() {
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 100;
abc->m_Num2 = 200;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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。
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。
#include
using namespace std;
class Base {
public:
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象
//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;//纯虚函数
};
class Son : public Base {
public:
virtual void func() {//重写
cout << "func调用！" << endl;
};
};
void test01() {
//Base b;//抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象
Base * base = new Son;//多态
base->func();
Base * base = NULL;
//base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4、多态案例2-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。
#include
using namespace std;
class AbstractDrinking {//抽象制作饮品
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数
//AbstractDrinking *abs = new Coffee();
drink->MakeDrink();
delete drink;//释放堆区数据
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);//制作咖啡
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);//制作茶水
}
int main() {
test01();
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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include
#include
using namespace std;
class Animal {
public:
Animal() {
cout << "Animal构造函数调用！" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;//纯虚函数
//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
//利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
//virtual ~Animal() {
// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
//}
virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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
};
Animal::~Animal() {
cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name) {
cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
m_Name = new string(name);
}
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;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01() {
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例
#include
using namespace std;
//抽象不同的零件类
class CPU {//抽象CPU类
public:
virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数
};
class VideoCard {//抽象显卡类
public:
virtual void display() = 0;//抽象的显示函数
};
class Memory {//抽象内存条类
public:
virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数
};
class Computer {//电脑类
public:
Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) {
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
void work() {//提供工作的函数
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件
if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU *m_cpu;//CPU的零件指针
VideoCard *m_vc;//显卡零件指针
Memory *m_mem;//内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU : public CPU {
public:
virtual void calculate() {
cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard : public VideoCard {
public:
virtual void display() {
cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class LenovoMemory : public Memory {
public:
virtual void storage() {
cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
void test01() {
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
作用：实现两个自定义数据类型相加的运算。
总结1：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。
总结2：不要滥用运算符重载。
作用：可以输出自定义数据类型。
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。
左移运算符重载
#includeusing namespace std; class Person { //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 //ostreamb标准输出流对象 friend ostream &operator<<(ostream& out, Person& p); public: Person(); Person(int a, int b) { this->m_A = a; this->m_B = b; } //成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果 //void operator<<(Person& p){ //} private://private public int m_A; int m_B; }; //只能利用全局函数重载左移运算符 //全局函数实现左移重载，ostream对象只能有一个 //本质operator<<(cout,p)，简化cout<
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。总结：前置递增返回引用，后置递增返回值。
#includeusing namespace std; class MyInteger {//自定义整型 friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint); public: MyInteger() { m_Num = 0; } MyInteger &operator++() {//重载前置++运算符，前置++ //返回&引用是为了一直对一个数据进行递增操作 m_Num++;//先进行++运算 return *this;//再将自身返回，*返回自身 } MyInteger operator++(int) {//重载后置++运算符，后置++；int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增 //先记录当时的结果，临时变量-局部对象，当前函数执行完之后对象就被释放了，不可返回地址；所以前置返回引用、后置返回值 MyInteger temp = *this;//记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++； m_Num++;//后递增操作 return temp;//最后将记录结果返回 } private: int m_Num; }; //重载<<运算符 ostream &operator<<(ostream& out, MyInteger myInt) { out << myInt.m_Num; return out; } //前置++：先++再返回 void test01() { MyInteger myInt; cout << ++myInt << endl; cout << myInt << endl; cout << ++(++myInt) << endl; } //后置++：先返回再++ void test02() { MyInteger myInt; cout << myInt++ << endl; cout << myInt << endl; } int main() { test01(); //test02(); int a = 0; cout << ++(++a) << endl;//2 cout << a << endl;//2 system("pause"); 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。
赋值运算符重载 #includeusing namespace std; class Person { public: Person(int age) { //将年龄数据开辟到堆区 m_Age = new int(age); } Person &operator=(Person &p) {//重载赋值运算符 //m_Age = p.m_Age;//编译器提供的代码是浅拷贝 //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; } m_Age = new int(*p.m_Age);//提供深拷贝解决浅拷贝的问题 return *this;//返回自身 } ~Person() { if (m_Age != NULL) {//释放内存 delete m_Age; m_Age = NULL; } } int *m_Age;//年龄的指针 }; void test01() { Person p1(11); Person p2(12); Person p3(13); p3 = p2 = p1;//赋值操作 cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;//11 cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;//11 cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;//11 } int main() { test01(); int a = 10; int b = 20; int c = 30; c = b = a; cout << "a = " << a << endl;//10 cout << "b = " << b << endl;//10 cout << "c = " << c << endl;//10 system("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。
关系运算符重载 #includeusing namespace std; class Person { public: Person(string name, int age) { this->m_Name = name; this->m_Age = age; }; bool operator==(Person & p) { if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) { return true; } else { return false; } } bool operator!=(Person & p) { if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) { return false; } else { return true; } } string m_Name; int m_Age; }; void test01() { //int a = 0; //int b = 0; Person a("孙悟空", 18); Person b("孙悟空", 18); if (a == b) { cout << "a和b相等。" << endl; } else { cout << "a和b不相等。" << endl; } if (a != b) { cout << "a和b不相等。" << endl; } else { cout << "a和b相等。" << endl; } } int main() { test01(); 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。
#include#include using namespace std; class MyPrint {//打印输出类 public: void operator()(string text) {//重载函数调用运算符 cout << text << endl; } }; void MyPrintFunc(string str){//普通函数 cout << str << endl; } void test01() { MyPrintFunc("abc");//普通函数调用 MyPrint myFunc;//由于使用起来非常类似于函数调用，因此称为仿函数 myFunc("hello world");//重载的()操作符，也称为仿函数。仿函数非常灵活，没有固定的写法 } class MyAdd {//加法类 public: int operator()(int v1, int v2) { return v1 + v2; } }; void test02() { MyAdd add; int ret = add(10, 10); cout << "ret = " << ret << endl;//ret = 20 //匿名对象调用，当前函数执行完毕后匿名对象会被立即释放。 cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//MyAdd()(100,100) = 200 } 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，例如下图中：
我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。
这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码。
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。
#include//普通实现写法 using namespace std; class Java {//Java页面 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; } }; class Python {//Python页面 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; } }; class CPP {//C++页面 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; } #include//继承实现写法 using namespace std; //继承的好处：减少重复代码。 //语法：class 子类 : 继承方式 父类 {} //子类也称为派生类,父类也称为基类。 class BasePage {//公共页面类，继承实现页面 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 BasePage {//Java页面 public: void content() { cout << "JAVA学科视频" << endl; } }; class Python : public BasePage {//Python页面 public: void content() { cout << "Python学科视频" << endl; } }; class CPP : public BasePage {//C++页面 public: void content() { cout << "C++学科视频" << endl; } }; void test01() { //Java页面 cout << "Java下载视频页面如下： " << endl; Java ja; ja.header(); ja.footer(); ja.left(); ja.content(); cout << "--------------------" << endl; //Python页面 cout << "Python下载视频页面如下： " << endl; Python py; py.header(); py.footer(); py.left(); py.content(); cout << "--------------------" << endl; //C++页面 cout << "C++下载视频页面如下： " << endl; CPP cp; cp.header(); cp.footer(); cp.left(); cp.content(); } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 总结
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3种：1.公共继承；2.保护继承；3.私有继承。
#includeusing namespace std; class Base1 {//公共继承 public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son1 : public Base1 { public: void func() { m_A; //父类中的公共权限成员到子类中依然是公共权限，可访问public权限 m_B; //父类中的保护权限成员到子类中依然是保护权限，可访问protected权限 //m_C;//父类中的私有权限成员子类访问不到，子类不可访问 } }; void myClass() { Son1 s1; s1.m_A = 100;//其他类只能访问到公共权限 //s1.m_B = 100;//到Son1中，m_B是保护权限，类外访问不到 } class Base2 {//保护继承 public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son2 : protected Base2 { public: void func() { m_A; //可访问protected权限。父类中公共成员，到子类中变为保护权限 m_B; //可访问protected权限。父类中保护成员，到子类中变为保护权限 //m_C;//父类中私有成员子类访问不到，不可访问 } }; void myClass2() { Son2 s; //s.m_A = 1000;//在Son2中m_A变为保护权限，因此类外访问不到 //s.m_B = 1000;//在Son2中，m_B保护权限，不可以访问 } class Base3 {//私有继承 public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son3 : private Base3 { public: void func() { m_A; //可访问 private权限 父类中公共成员到子类中变为私有成员 m_B; //可访问 private权限 父类中保护成员到子类中变为私有成员 //m_C; //不可访问 父类中私有成员，子类访问不到 } }; class GrandSon3 : public Son3 { public: void func() { //Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到 //m_A;//到了Son3中，m_A变为私有，即使是儿子，也是访问不到 //m_B;//到了Son3中，m_B变为私有，即使是儿子，也是访问不到 //m_C; } }; void myClass3() { Son3 s1; //s.m_A = 1000;//在Son3中，m_A变为保护权限，因此类外访问不到 //s.m_B = 1000;//在Son3中，m_B变为保护权限，不可以访问 } int main() { system("pause"); 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？
- 在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隐藏了，因此是访问不到的，但是确实被继承下去了。
#includeusing namespace std; class Base { public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C;//私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去 }; class Son : public Base {//公共继承 public: 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是被编译器给隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了 cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 利用工具查看：
打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符，然后输入：cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名，效果如下图：
结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。
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？
总结：继承中，先调用父类构造函数再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。
#includeusing namespace std; class Base { public: Base() { cout << "Base构造函数!" << endl; } ~Base() { cout << "Base析构函数!" << endl; } }; class Son : public Base { public: Son() { cout << "Son构造函数!" << endl; } ~Son() { cout << "Son析构函数!" << endl; } }; void test01() { //Base b; //继承中的构造和析构顺序如下：先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反。 Son s;//继承中，先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反。 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 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。
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。
#includeusing namespace std; class Base { public: Base() { m_A = 100; } void func() { cout << "Base - func()调用！" << endl; } void func(int a) { cout << "Base - func(int a)调用！" << endl; } public: int m_A; }; class Son : public Base { public: Son() { m_A = 200; } //当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数 //如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域 void func() { cout << "Son - func()调用！" << endl; } public: int m_A; }; void test01() {//同名成员属性处理方式 Son s; cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl; //如果通过子类对象访问到父类中同名成员，需要加作用域 cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//s.Base::父类作用域 } void test02() {//同名成员函数处理方式 Son s; s.func();//直接调用，调用是子类中的同名成员 s.Base::func();//如何调用到父类中同名成员函数? //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中所有同名成员函数 s.Base::func(10);//如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域 } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return EXIT_SUCCESS; } 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在子类对象上如何进行访问？静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致。
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。
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）。
#includeusing namespace std; class Base { public: static void func() { cout << "Base - static void func()" << endl; } static void func(int a) { cout << "Base - static void func(int a)" << endl; } static int m_A; }; int Base::m_A = 100;//静态变量，类内声明、类外初始化 class Son : public Base { public: static void func() { cout << "Son - static void func()" << endl; } static int m_A; }; int Son::m_A = 200; void test01() {//同名静态成员属性 //1、通过对象访问 cout << "通过对象访问：" << endl; Son s; cout << "Son下，m_A = " << s.m_A << endl; cout << "Base下，m_A = " << s.Base::m_A << endl; //2、通过类名访问 cout << "通过类名访问：" << endl; cout << "Son下，m_A = " << Son::m_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的m_A cout << "Base下，m_A = " << Son::Base::m_A << endl; } void test02() {//同名静态成员函数 //1、通过对象访问 cout << "通过对象访问：" << endl; Son s; s.func(); s.Base::func(); //2、通过类名访问 cout << "通过类名访问：" << endl; Son::func(); Son::Base::func(); //出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作用域访问 //子类出现和父类同名静态成员函数，会隐藏掉父类中的所有同名成员函数 //如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域 Son::Base::func(100); } int main() { //test01(); test02(); system("pause"); return 0; } 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。
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域。
#includeusing namespace std; class Base1 { public: Base1() { m_A = 100; } public: int m_A; }; class Base2 { public: Base2() { m_A = 200;//开始是m_B不会出问题，但是改为m_A就会出现不明确 } public: int m_A; }; //语法：class 子类 : 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2 ... class Son : public Base2, public Base1 {//子类需要继承Base1和Base2 public: Son() { m_C = 300; m_D = 400; } public: int m_C; int m_D; }; //多继承容易产生成员同名的情况，通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员 void test01() { Son s; cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;//16 //当父类中出现同名成员，需要加作用域区分 cout << "s.Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;//100 cout << "s.Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl;//200 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 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：
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。
总结：
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。
#includeusing namespace std; class Animal {//动物类 public: int m_Age; }; //利用虚继承解决菱形继承的问题 //继承之前加上virtual关键字后变为虚继承，此时公共的父类Animal类称为虚基类 class Sheep : virtual public Animal {};//羊类 class Tuo : virtual public Animal {};//驼类 class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};//羊驼类 void test01() { SheepTuo st; st.Sheep::m_Age = 100; st.Tuo::m_Age = 200; //菱形继承时，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分 //使用虚继承后，数据只有一份！ cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200 cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200 //这份数据我们知道只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，资源浪费 cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200 } int main() { test01(); system("pause"); 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。
下面通过案例进行讲解多态。
#includeusing namespace std; class Animal {//动物类 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 speak() {//Speak函数就是虚函数 cout << "动物在说话..." << endl; } }; class Cat : public Animal {//猫类 public: //重写：函数返回值类型、函数名、参数列表，完全相同 void speak() { cout << "小猫在说话..." << endl; } }; class Dog : public Animal {//狗类 public: void speak() { cout << "小狗在说话..." << endl; } }; //我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数 //如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编 //如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编 //执行说话的函数 //地址早绑定，在编译阶段确定函数地址 //如果想执行让猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定 void DoSpeak(Animal &animal) { // Animal & animal = cat; animal.speak(); } //动态多态满足条件： //1、有继承关系；2、子类重写父类中的虚函数 //动态多态使用：父类指针或引用指向子类对象 void test01() { Cat cat; DoSpeak(cat);//小猫在说话... Dog dog; DoSpeak(dog);//小狗在说话... } void test02() { cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl; } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } 总结
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。
多态原理 4.7.2、多态案例1-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。
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。
#include//分别利用普通写法和多态技术实现计算器 #include 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、想拓展新的功能，需要修改源码 //在真实开发中提倡开闭原则 //开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭 } public: int m_Num1; int m_Num2; }; void test01() {//普通实现测试 Calculator c;//创建计算器对象 c.m_Num1 = 10;//操作数1 c.m_Num2 = 20;//操作数2 cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl; cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl; cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl; } //多态实现 //抽象计算器类 //多态优点好处：1.代码组织结构清晰，2.可读性强，3.利于前期和后期的扩展以及维护。 class AbstractCalculator {//实现计算机抽象类 public : virtual int getResult() { return 0; } int m_Num1; int m_Num2; }; class AddCalculator : public AbstractCalculator {//加法计算器类 public: int getResult() { return m_Num1 + m_Num2; } }; class SubCalculator : public AbstractCalculator {//减法计算器类 public: int getResult() { return m_Num1 - m_Num2; } }; class MulCalculator : public AbstractCalculator {//乘法计算器类 public: int getResult() { return m_Num1 * m_Num2; } }; void test02() {//多态使用条件：父类指针或者引用指向子装对象 //创建加法计算器 AbstractCalculator *abc = new AddCalculator; abc->m_Num1 = 100; abc->m_Num2 = 200; cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl; delete abc;//用完了记得销毁，堆区数据 //创建减法计算器 abc = new SubCalculator; abc->m_Num1 = 10; abc->m_Num2 = 10; cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl; delete abc; //创建乘法计算器 abc = new MulCalculator; abc->m_Num1 = 10; abc->m_Num2 = 10; cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl; delete abc; } int main() { //test01(); test02(); system("pause"); return 0; } 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。
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。
#includeusing namespace std; class Base { public: //类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类 //抽象类特点：1、抽象类无法实例化对象 //2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类 //子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类 virtual void func() = 0;//纯虚函数 }; class Son : public Base { public: virtual void func() {//重写 cout << "func调用！" << endl; }; }; void test01() { //Base b;//抽象类无法实例化对象 //new Base;//抽象类无法实例化对象 Son s;//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实例化对象 Base * base = new Son;//多态 base->func(); Base * base = NULL; //base = new Base;//错误，抽象类无法实例化对象 base = new Son; base->func(); delete base;//记得销毁 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 4.7.4、多态案例2-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。
#includeusing namespace std; class AbstractDrinking {//抽象制作饮品 public: //烧水 virtual void Boil() = 0; //冲泡 virtual void Brew() = 0; //倒入杯中 virtual void PourInCup() = 0; //加入辅料 virtual void PutSomething() = 0; //规定流程 void MakeDrink() { Boil(); Brew(); PourInCup(); PutSomething(); } }; class Coffee : public AbstractDrinking {//制作咖啡 public: //烧水 virtual void Boil() { cout << "煮农夫山泉!" << endl; } //冲泡 virtual void Brew() { cout << "冲泡咖啡!" << endl; } //倒入杯中 virtual void PourInCup() { cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl; } //加入辅料 virtual void PutSomething() { cout << "加入牛奶!" << endl; } }; class Tea : public AbstractDrinking {//制作茶水 public: //烧水 virtual void Boil() { cout << "煮自来水!" << endl; } //冲泡 virtual void Brew() { cout << "冲泡茶叶!" << endl; } //倒入杯中 virtual void PourInCup() { cout << "将茶水倒入杯中!" << endl; } //加入辅料 virtual void PutSomething() { cout << "加入枸杞!" << endl; } }; void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//业务函数-制作饮品函数 //AbstractDrinking *abs = new Coffee(); drink->MakeDrink(); delete drink;//释放堆区数据 } void test01() { DoWork(new Coffee);//制作咖啡 cout << "--------------" << endl; DoWork(new Tea);//制作茶水 } int main() { test01(); 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; 类名::~类名(){}
总结：
1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象；
2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构；
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类。
#include#include using namespace std; class Animal { public: Animal() { cout << "Animal构造函数调用！" << endl; } virtual void Speak() = 0;//纯虚函数 //析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数 //利用虚析构可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题 //virtual ~Animal() { // cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl; //} virtual ~Animal() = 0;//纯虚析构函数，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 }; Animal::~Animal() { cout << "Animal纯虚析构函数调用！" << endl; } //和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。 class Cat : public Animal { public: Cat(string name) { cout << "Cat构造函数调用！" << endl; m_Name = new string(name); } 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; } } public: string *m_Name; }; void test01() { Animal *animal = new Cat("Tom"); animal->Speak(); //通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏 //怎么解决？给基类增加一个虚析构函数。 //虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象 //父类指针在析构时候不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄漏情况 delete animal; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 4.7.6、多态案例3-电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡VideoCard（用于显示），内存条Memory（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。
多态案例3-电脑组装案例 #includeusing namespace std; //抽象不同的零件类 class CPU {//抽象CPU类 public: virtual void calculate() = 0;//抽象的计算函数 }; class VideoCard {//抽象显卡类 public: virtual void display() = 0;//抽象的显示函数 }; class Memory {//抽象内存条类 public: virtual void storage() = 0;//抽象的存储函数 }; class Computer {//电脑类 public: Computer(CPU *cpu, VideoCard *vc, Memory *mem) { m_cpu = cpu; m_vc = vc; m_mem = mem; } void work() {//提供工作的函数 //让零件工作起来，调用接口 m_cpu->calculate(); m_vc->display(); m_mem->storage(); } ~Computer() {//提供析构函数，释放3个电脑零件 if (m_cpu != NULL) {//释放CPU零件 delete m_cpu; m_cpu = NULL; } if (m_vc != NULL) {//释放显卡零件 delete m_vc; m_vc = NULL; } if (m_mem != NULL) {//释放内存条零件 delete m_mem; m_mem = NULL; } } private: CPU *m_cpu;//CPU的零件指针 VideoCard *m_vc;//显卡零件指针 Memory *m_mem;//内存条零件指针 }; //具体厂商 //Intel厂商 class IntelCPU : public CPU { public: virtual void calculate() { cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl; } }; class IntelVideoCard : public VideoCard { public: virtual void display() { cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl; } }; class IntelMemory : public Memory { public: virtual void storage() { cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl; } }; //Lenovo厂商 class LenovoCPU : public CPU { public: virtual void calculate() { cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl; } }; class LenovoVideoCard : public VideoCard { public: virtual void display() { cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl; } }; class LenovoMemory : public Memory { public: virtual void storage() { cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl; } }; void test01() { //第一台电脑零件 CPU * intelCpu = new IntelCPU; VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard; Memory * intelMem = new IntelMemory; cout << "第一台电脑开始工作：" << endl; //创建第一台电脑 Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem); computer1->work(); delete computer1; cout << "-----------------------" << endl; cout << "第二台电脑开始工作：" << endl; //第二台电脑组装 Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);; computer2->work(); delete computer2; cout << "-----------------------" << endl; cout << "第三台电脑开始工作：" << endl; //第三台电脑组装 Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);; computer3->work(); delete computer3; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } 在这里摆一只小猫咪，大家可以拍拍它。
／l、
（°､ 。 ７
l、 ~ヽ
じしf_, )ノ
