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1-83笔记——如果你准备学习C++,并且有C语言的基础,我希望你能简单的过一遍知识点。_半生瓜のblog-CSDN博客
- C++核心编程部分
- 内存分区模型
- 程序运行前
- 程序运行后
- new运算符
- 引用
- 基本使用
- 注意事项
- 做函数参数
- 做函数的返回值
- 引用本质
- 常量引用
- 函数提高
- 函数默认参数
- 函数占位参数
- 函数重载
- 函数重载的注意事项
- 类和对象
- 封装
- 封装的意义
- 封装的意义一
- 例子
- 封装的意义二
- struct和class
- 练习案例
- (1)设计立方体类
- (2)点和圆的关系
- 对象的初始化清理
- 构造函数和析构函数
- 构造函数语法
- 析构函数语法
- 构造函数的分类及调用
- 拷贝构造函数调用时机
- 构造函数的调用规则
- 深拷贝与浅拷贝
- 初识化列表
- 类对象作为类成员
- 静态成员
- C++对象模型和this指针
- 成员变量和成员函数分开存储
- this指针的概念
- 空指针返回成员函数
- const修饰成员函数
- 友元
- 全局函数做友元
- 类做友元
- 成员函数做友元
- 运算符重载
- 加号运算符重载
- 左移运算符重载
- 递增运算符重载
- 赋值运算符重载
- 关系运算符重载
- 函数调用运算符重载
- 继承
- 继承的基本语法
- 继承方式
- 继承中的对象模型
- 继承中构造和析构的顺序
- 继承同名成员处理方式
- 继承同名静态成员处理方式
- 多继承语法
- 菱形继承
- 多态
- 多条的基本概念
- 多态的原理剖析
- 多态案例1——计算器类
- 纯虚函数和抽象类
- 多态案例2——制作饮品
- 虚析构和纯虚析构
- 多态案例3——电脑组装
- 文件操作
- 文本文件
- 写文件
- 读文件
- 二进制文件
- 写文件
- 读文件
- 代码区:存放函数的二级制代码,由操作系统进行管理的
- 全局区:存放全局变量和静态变量以及常量
- 栈区:由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等
- 堆区: 由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
内存四区意义:不同区域存放的数据,赋予不同的声明周期,给我们更大的灵活编程
程序运行前在程序编译后,生成了exe可执行文件,未执行该程序前分为两个区域。
代码区:
- 存放cpu执行的机器指令
- 代码区是共享的,共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份打码即可
- 代码区是只读的,使其只读的原因是防止程序意外的修改了它的指令
全局区:
- 全局变量和静态变量存放于此
- 全局区还包含了常量区,字符串常量和其他常量也存放于此
- 该区域的数据在程序结束之后由操作系统释放
栈区:
- 由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等。
- 注意事项:不要返回局部变量的地址,栈区开辟的数据由编译器自动释放
堆区:
- 有程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束之后有操作系统回收
- 在C++中主要利用new在堆区中开辟内存
int* p = new int(10);new运算符
在堆区开辟数据
堆区开辟的数据,由程序员手动开辟,手动释放,释放用delete
语法:
new 数据类型
利用new创建的数据,会返回该数据对应类型的指针
int* p = new int(10);//分配一个整型,值为10,p指向它 int* arry = new int[10];//分配一个人42个int的数组;p指向第一个int
delete p; //p必须指向一个动态分配的对象或为空 delete[] arry; //arry必须指向一个动态分配的数组或为空引用 基本使用
作用:给变量起别名
语法:数据类型 &别名 = 原名
int a = 0; int &b = a; //a和b操作的是同一块内存注意事项
- 引用必须初始化——告诉它它是谁的别名
- 引用在初始化之后,不可以改变
作用:函数传参时,可以利用引用让形参修饰实参
优点:可以简化指针修改实参(传址)。
void changeNums(int &a,int& b);//引用传递
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
changeNums(a,b);
//引用——其实上面的a就是下面a的一个别名
return 0;
}
做函数的返回值
注意:不要返回局部变量引用
用法:函数调用作为左值
#include引用本质using namespace std; int& test1() { int a = 10;//栈区 return a; } int& test2() { static int b = 20;//静态变量存放在全局区,全局区的数据在程序结束后系统释放 return b; } int main(void) { int& ret = test1(); int& ret2 = test2(); cout << ret2 << endl; //作为左值 test2() = 1000;//如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值 cout << ret2 << endl; cout << ret << endl;//第一次结果正确是因为编译器做了保留 cout << ret;//第二次结果错误是因为a的内存已经释放 return 0; }
本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量,引用一旦被初始化之后就不能更改。
void func(int& ref)
{
ref = 100;//ref是引用,转换为*ref = 100
}
int main(void)
{
int a = 10;
int &ref = a;//自动转化int* const ref = &a;//指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改
ref =20;//自动发现ref是引用,自动转换为*ref = 20;
}
结论:C++推荐使用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但所有的指针操作编译器都帮我们做了。
常量引用作用:常量引用主要用来修饰形参,防止误操作
//常量引用 //使用场景,用来修饰形参,防止误操作 //引用必须引用一块合法的内存空间 const int& ref = 10; //加上const之后,编译器将代码修改为int temp =10; //int& ref = temp; //加入const之后变为只读不可以修改
在函数形参列表中,可以加const修饰形参,防止形参改变实参
void showvaL(const int& ref){ }
函数提高
函数默认参数
在c++中函数形参列表中的形参是可以有默认值的。
语法:返回值类型 函数名(参数=默认值)
//函数的哪个参数被声明默认了,下面函数调用的时候就可以少传哪个参数,如果有默认值还传了参数,用的就是函数调用传递的参数
int func(int a,int b =10,int c =23)
{
return a+b+c;
}
int main(void)
{
int ref = func(10);
return 0;
}
注意事项:如果某个位置已经有了默认参数,那么从这个位置往后都要有默认参数
//从b开始往后一的参数都有默认参数
int fun2(int a,int b= 10;int c =20)
{
}
如果函数的声明有默认参数,函数的实现就不能有默认参数了。
声明和实现只能有一个有默认参数。
int fun3(int a = 10;int b = 20);
int fun3(int a,int b)
{
}
函数占位参数
C++中函数的形参列表里可以有占位参数,用来占位,调用函数的时候必须填补该位置。
语法:返回值类型 函数名 (数据类型){},
在现阶段函数的占位参数存在意义不大,但是后面的课程中会用到该技术。
void func(int a, int)
{
}
int main(void)
{
func(10,1);//这个1传进去是拿不到的,目前阶段的占位参数我们还用不到,但在后面是会用到的。
return 0;
}
占位参数还可以有默认参数
void func(int a, int =10)
{
}
int main(void)
{
func(10);
return 0;
}
函数重载
作用:函数名可以相同,提高复用性
函数重载满足条件
- 同一个作用域下
- 函数名相同
- 函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同
注意:函数的返回值不可以作为函数重载的条件
void func()
{
cout << "无参数" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << a;
}
int main(void)
{
根据函数传递参数的不同调用不同的代码
func();
func(10);
return 0;
}
函数重载的注意事项
- 引用作为函数重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数
#includeusing namespace std; void func(int &a) { //int& a =10;不合法 } void func(const int &a) { //const int& a =10;合法——编译器自动优化 } int main(void) { func(10); return 0; }
#include类和对象using namespace std; void func(int a ,int b = 10) { } void func(int a) { } int main(void) { func(10); return 0; }
C++面向对象的三大特性为:封装、继承、多态。
C++认为万事万物皆为对象,对象上有其属性和行为
例如:
人可以作为对象,属性有姓名、年龄、身高、体重…行为有唱、跳、跑…
车也可以作为对象,属性有轮胎、方向盘、大灯…行为有载人、放音乐、开空调…
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…
封装 封装的意义封装是C++面向对象的三大特征之一
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
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};
例子
示例1
创建一个圆类,求圆的周长
#includeusing namespace std; double pi = 3.14; //class 代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类名称 class Circle { //访问权限 //公共权限 public: //属性 //半径 int c_r; //行为 //获取圆的周长 double calculateZC() { return 2 * pi * c_r; } }; int main(void) { //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; //给圆对象的属性进行赋值 c1.c_r = 10; cout << "圆的周长为" << c1.calculateZC() << endl; return 0; }
示例2
创建一个学生类
#include#include using namespace std; class Student { public: string s_Name; int s_Id; void showStudent() { cout << "姓名: " << s_Name << "ID:" << s_Id << endl; } //赋值 void inputName(string name) { s_Name = name; } }; int main(void) { Student s1; //s1.s_Name = "张三"; s1.inputName("赵六"); s1.s_Id = 123456; s1.showStudent(); return 0; }
类中的属性和行为,我们统称为成员
属性-成员属性-成员变量
行为-成员函数-成员方法
封装的意义二类在设计时,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——成员类内可以访问,类外可以访问
- protected–保护权限——成员类内可以访问,类外不可以访问
- private——私有权限——成员类内可以访问,类外不可以访问
#includestruct和class#include using namespace std; class Person { public: string p_name; protected: string p_car; private: int p_password; public: void funcshow() { p_name = "张三"; p_car = "拖拉机"; p_password = 123456; } }; int main(void) { Person p1; p1.p_name = "王五"; //p1.p_car = "GTR";protected类外无法访问 //p1.p_password = 123;private类外无法访问 return 0; }
在C++中struct和class的唯一区别就是默认的访问权限不同。
区别:
- struct默认权限为公共public
- class默认权限为私有private
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。
示例:
#include练习案例 (1)设计立方体类#include using namespace std; class Person { public: //设置姓名 void setName(string name) { p_name = name; } //获取姓名 string getName() { return p_name; } //获取年龄 int getAge() { return p_age; } //设置年龄 void setAge(int age) { p_age = age; if (age < 0 || age >150) { p_age = 0; cout << "什么鬼" << endl; return; } } //设置伙伴 void setLover(string lname) { lover = lname; } private: //姓名 可读可写 string p_name; //年龄 可读可写加个范围 int p_age; //伙伴 只写 string lover; }; int main(void) { Person p1; p1.setName("张三"); cout << "姓名:" << p1.getName() << endl; p1.setAge(18); cout << "年龄:" << p1.getAge() << endl; p1.setLover("赵四"); return 0; }
求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
#include(2)点和圆的关系using namespace std; class Cube { public: void setl(int l) { C_L = l; } int getl() { return C_L; } void setw(int w) { C_W = w; } int getw() { return C_W; } void seth(int h) { C_H= h; } int geth() { return C_H; } //表面积 int calculateS() { return 2 * C_L * C_W + 2 * C_L * C_H + 2 * C_W * C_H; } //体积 int calculateV() { return C_L * C_W * C_H; } //成员函数判断是否相等 bool issamebyClass(Cube &c) { if (C_H== c.geth() && C_L == c.getl() && C_W == c.getw()) { return true; } return false; } private: int C_L; int C_W; int C_H; }; //利用全局函数判断相等 bool issame(Cube &c1, Cube &c2) { if (c1.geth() == c2.geth() && c1.getl() == c2.getl() && c1.getw() == c2.getw()) { return true; } return false; } int main(void) { Cube c1; c1.seth(10); c1.setl(10); c1.setw(10); cout << c1.calculateS() << endl; cout << c1.calculateV() << endl; Cube c2; c2.seth(10); c2.setl(10); c2.setw(10); //判断是否相等 bool ret = issame(c1, c2); if (ret) { cout << "c1和c2相等" << endl; } else { cout << "c1和c2不相等" << endl; } //成员函数判断 bool ret2 = c1.issamebyClass(c2); if (ret2) { cout << "利用成员函数,c1和c2相等" << endl; } else { cout << "利用成员函数,c1和c2不相等" << endl; } system("pause"); return 0; }
设计一个圆类和一个点类判断圆和点的关系。
在一个类中可以让另一个类作为这个类的成员
#includeusing namespace std; class Point { public: void setx(int x) { c_x = x; } int getx() { return c_x; } void sety(int y) { c_y = y; } int gety() { return c_y; } //建议将属性设置为私有,对外提供接口 private: int c_x; int c_y; }; class Circle { public: void setr(int r) { c_R = r; } int getr() { return c_R; } void setcenter(Point center) { c_center = center; } Point getcenter() { return c_center; } private: int c_R; Point c_center; }; //判断 void isInCircle(Circle &c,Point &p) { int distance = (c.getcenter().getx() - p.getx()) * (c.getcenter().getx() - p.getx()) + (c.getcenter().gety() - p.gety()) * (c.getcenter().gety() - p.gety()); int rdistance = c.getr() * c.getr(); if (distance == rdistance) { cout << "点在圆上" << endl; } else if (distance > rdistance) { cout << "点在圆外" << endl; } else { cout << "点在圆内" << endl; } } int main(void) { Circle c1; c1.setr(10); Point center; center.setx(10); center.sety(10); c1.setcenter(center); Point p1; p1.setx(3); p1.sety(4); //调用判断 isInCircle(c1, p1); return 0; }
将一个类拆分成两个文件
point.h
#pragma once #includeusing namespace std; class Point { public: void setx(int x); int getx(); void sety(int y); int gety(); private: int c_x; int c_y; };
point.cpp
#include"point.h"
//Point::告诉编译器这是Point作用域下面的一个成员函数
void Point::setx(int x)
{
c_x = x;
}
int Point::getx()
{
return c_x;
}
void Point::sety(int y)
{
Point::c_y = y;
}
int Point::gety()
{
return c_y;
}
对象的初始化清理
- 在生活中我们所购买的点子产品大多都有恢复出厂设置,在某一天我们不使用的时候清楚自己的数据来保证自己信息的安全。
- C++中的面向对象来源生活,每个对象也会有初识设置以及对象销毁前的清理数据的设置。、
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识状态,对其使用后的后果是未知的。
同样的使用完一个对象或者变量,没有及时进行清理,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斓用,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,但是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。
类名(){}
- 构造函数没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同
- 构造函数可以有参数,因此可以发生重载
- 程序在调用对象的时候会自动调用构造,无须手动调用,而且只会调用一次
#include析构函数语法using namespace std; class Person { public: Person() { //不写的也会自动创建一个,只不过里面是空的 cout << "构造函数的调用" << endl; } }; void test01() { Person p;//创建了一个对象但是没有调用这个函数 } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; }
~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~
- 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构造函数的分类及调用using namespace std; class Person { public: Person() { cout << "构造函数的调用" << endl; } ~Person() { cout << "析构函数的调用" << 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,test01执行完之后会释放这个对象 } int main(void) { test01(); //Person p;在main函数中析构函数也会被调用在按完任意键之后 system("pause"); return 0; }
两种分类方式:
- 按参数分为:有参构造和无参构造
- 按类型分为:普通构造和拷贝构造
三种调用方式:
- 括号法
Person p;//默认构造函数调用 Person p2(10);//有参构造函数调用 Person p3(p2);//拷贝构造函数调用 cout << "p2的年龄为" << p2.age << endl; cout << "p3的年龄为" << p3.age << endl;
- 显示法
Person p1;//无参 Person p2 = Person(10);//有参 Person p3 = Person(p2);//拷贝 //如果把等号右边的式子单独拿出来 //Person(10)这是一个匿名对象-特点——当前行执行结束后,系统会立即回收掉匿名对象 //注意:不要利用拷贝函数初始化匿名对象-编译器会认为Person(p3) == Person p3 编译器会认为是对象的声明 //Person(p3)
- 隐式转换法
Person p4 = 10;//相当与Person p4 = Person(10); Person p5 = p4;//拷贝构造
全部代码:
#include拷贝构造函数调用时机using namespace std; class Person { public: //构造函数 //构造函数-无参构造-编译器提供的就是无参的 Person() { cout << "Person的无参构造函数调用" << endl; } //构造函数-有参构造 Person(int a) { //将传入的人身上的所有属性,拷贝到我身上。 age = a; cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person的析构函数调用" << endl; } // //拷贝构造函数 Person(const Person &p) { age = p.age; cout << "拷贝构造函数调用" << endl; } int age; }; int main(void) { //Person p;//默认构造函数调用 // //Person p2(10);//有参构造函数调用 //Person p3(p2);//拷贝构造函数调用 //cout << "p2的年龄为" << p2.age << endl; //cout << "p3的年龄为" << p3.age << endl; //显示法 //Person p1;//无参 //Person p2 = Person(10);//有参 //Person p3 = Person(p2);//拷贝 如果把等号右边的式子单独拿出来 Person(10)这是一个匿名对象-特点——当前行执行结束后,系统会立即回收掉匿名对象 注意:不要利用拷贝函数初始化匿名对象-编译器会认为Person(p3) == Person p3 编译器会认为是对象的声明 Person(p3) //隐式转换法 Person p4 = 10;//相当与Person p4 = Person(10); Person p5 = p4;//拷贝构造 system("pause"); return 0; } #### 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 ```c++ #include using namespace std; class Person { public: Person() { cout << "Person的默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; m_Age = age; } Person(const Person& p) { cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl; m_Age = p.m_Age; } ~Person() { cout << "Person的析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; //使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个对象 void test01() { Person p1(20); Person p2(p1); cout << "p2的年龄为" << p2.m_Age << endl; } //值传递的方式给函数参数传值 void dowork(Person p) { } void test02() { Person p; dowork(p); } //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(void) { //test01(); //test02(); test03(); system("pause"); return 0; }
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构造函数的调用规则using namespace std; class Person { public: Person() { cout << "Person的默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; m_Age = age; } Person(const Person& p) { cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl; m_Age = p.m_Age; } ~Person() { cout << "Person的析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; //使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个对象 void test01() { Person p1(20); Person p2(p1); cout << "p2的年龄为" << p2.m_Age << endl; } //值传递的方式给函数参数传值 void dowork(Person p) { } void test02() { Person p; dowork(p); } //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(void) { //test01(); //test02(); test03(); system("pause"); return 0; }
默认情况下,C++编译器至少给一个类添加三个函数
- 默认构造函数(无参、函数体为空)
- 默认析构函数(无参、函数体为空)
- 默认拷贝函数构造函数,对属性值拷贝
构造函数调用规则如下:
- 如果用户定义有参构造函数,C++不再提供默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造
- 如果用户定义拷贝构造函数,C++不会再提供其他构造函数
#includeusing namespace std; //构造函数的调用规则 //只要创建一个类,c++编译器会默认给每个类都添加至少3个函数 class Person { public: Person() { cout << "Person的默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; } Person(const Person& p) { m_Age = p.m_Age; cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person的默认析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; void test() { Person p; p.m_Age = 18; Person p2(p); cout << "p2的年龄为" << p2.m_Age << endl; } //当用户创建了有参构造函数,编译器就不再提供默认无参构造函数,但是会提供默认拷贝构造函数 void test02() { } int main(void) { test02(); system("pause"); return 0; }
总结:
用户提供了有参,编译器不会提供无参,但会提供拷贝;
用户提供了拷贝,编译器什么构造函数都不会提供。
深拷贝与浅拷贝深浅拷贝是面试的一个经典的问题,也是常见的一个坑。
浅拷贝:简单的赋值拷贝操作。
深拷贝:在堆区中重新申请空间,进行拷贝操作。
浅拷贝带来的问题——内存重复释放。
#includeusing namespace std; //深拷贝与浅拷贝问题 class Person { public: Person() { cout << "Person的默认构造函数调用" << endl; } Person(int age,int height) { m_Height = new int(height); m_Age = age; cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; } Person(const Person& p) { cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl; m_Age = p.m_Age; m_Height = p.m_Height;编译器默认实现的就是这行代码 } ~Person() { //将堆区开辟的数据进行释放 if (m_Height !=NULL) { delete m_Height; m_Height = NULL; } cout << "Person的析构构造函数调用" << endl; } int m_Age; int* m_Height;//为什么要用指针——要把身高开辟到堆区 }; void test() { Person p1(18,166); cout << p1.m_Age<<"t" << *p1.m_Height << endl; Person p2(p1); cout << p2.m_Age<<"t" <<*p2.m_Height<< endl; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
浅拷贝的这个问题需要用深拷贝来解决
重新在堆区找一块内存来存放他。
自己实现拷贝构造函数来解决浅拷贝带来的问题
解决:
深拷贝——手动创建拷贝构造函数。
Person(const Person& p)
{
cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;
m_Age = p.m_Age;
//m_Height = p.m_Height;编译器默认实现的就是这行代码
//深拷贝操作
m_Height = new int(*p.m_Height);
}
总结:
如果有属性在堆区开辟的,一定要自己提供拷贝构造函数,防止浅拷贝带来的问题。
初识化列表作用:
C++提供了初始化列表语法,用来初始化对象。
语法:
构造函数():属性1(值1),属性2(值2)…{}
示例:
#include类对象作为类成员using namespace std; class Person { public: //传统赋值操作 //初始化列表初始化属性 Person(int a,int b,int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) { } int m_A; int m_B; int m_C; }; void test() { //Person p(10,20,30); Person p(30,20,10); cout << p.m_A << endl; cout << p.m_B << endl; cout << p.m_C << endl; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
C++中类的成员可以是另一个类的对象,我们称该成员为对象成员。
例如:
class A{}class B{ A a;}
B类中有对象A作为成员,A为对象成员。
那么当创建B对时,A与B的构造和析构的顺序是怎么样的?
A先被构造
当其他类的对象作为本类的成员时,构造时先构造其他类的对象,再构造自身。
析构呢?与构造函数相反。
自身的析构函数先进行,之后其它类再进行。
#include静态成员#include using namespace std; class Phone { public: Phone(string p) { Phonename = p; cout << "Phone的构造函数调用" << endl; } ~Phone() { cout << "Phone的析构函数调用" << endl; } string Phonename; }; class Person { public: //Phone Personphone = pname 隐式转换法 Person(string name, string pname):Personname(name), Personphone(pname) { cout << "Person的构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person的析构函数调用" << endl; } string Personname; Phone Personphone; }; void test() { Person p("张三", "华为"); cout << p.Personname<< endl; cout << p.Personphone.Phonename<< endl; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
静态成员就是在成员变量和成员函数前面加上关键字啊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
- 所有成员共享同一个函数
- 静态成员函数只能访问静态成员变量
#includeC++对象模型和this指针 成员变量和成员函数分开存储using namespace std; class Person { public: //静态成员函数 static void func() { age = 100;//静态的成员函数可以访问静态的成员变量,不可以访问非静态的成员变量 //无法区分到底是哪个对象的成员变量 cout << "static void func调用" << endl; } static int age; //静态成员函数也是有访问权限的 private: static void func() { } }; void test01() { //两种访问方式 //通过对象访问 Person p; p.func(); //通过类名也可以访问 Person::func(); //Person::func2();类外访问不到私有的静态成员函数 } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; }
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。
(只有非静态成员变量的大小算进类的大小中,其他的都不算。)
空对象的大小是1,为的是区分不同类在内存中的占用位置。
#includethis指针的概念using namespace std; //成员变量和成员函数是分开存储的 class Person { int m_A;//非静态成员属于类对象上的。 static int m_B;//静态的成员变量不属于类的对象上。 void func() {}//非静态成员函数不属于类的对象上 static void func2()}//静态成员函数不属于类的对象上 }; int Person::m_B = 10; void test01() { Person p; //空对象占用内存空间为1 cout << sizeof(p) << endl; } void test02() { Person p; cout << sizeof(p) << endl; } int main(void) { test01(); test02(); system("pause"); return 0; }
通过上一个知识点《成员变量和成员函数是分开存储的》我们知道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公用一块代码。
那么问题是:这一块代码是如何区分是哪个对象调用自己的呢?
C++通过提供特殊的对象指针,this指针,解决上述问题。
this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
(谁调的,this就指向谁)
this指针是隐含每个非静态成员函数内的一种指针。
this指针不需要定义,直接使用即可。
this指针的用途
- 当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分
- 在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用return *this
解决名称冲突
返回对象本身用*this
#include空指针返回成员函数using namespace std; class Person { public: Person(int age) { //this指针指向的是被调函数的成员函数所属的对象 //这里指向的就是p this->age = age; } //返回本体要用应用的方式进行返回 //这里返回值如果是Person,就创建了一个新的对象 Person& PersonAddPerson(Person &p) { this->age += p.age; return *this; } int age;//注意起名规范也可以解决名字冲突的问题 }; //解决对象冲突 void test() { Person p(18); cout << p.age << endl; } //返回对象本身用*this void test01() { Person p1(10); Person p2(10); p2.PersonAddPerson(p1);//将p1和p2的加在一起 //多次追加,return *this; //链式编程思想 p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1); cout << p2.age << endl; } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; }
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,需要加以判断来保证代码的健壮性。
#includeconst修饰成员函数using namespace std; class Person { public: void ShowClassName() { cout << "this is Person class" << endl; } void ShowPersonAge() { //提高健壮性,空的就直接返回,防止代码崩溃 if (this == NULL) { return; } //报错原因是因为传入的指针是NULL——无中生有,用一个空指针访问里面的属性 cout << this->m_Age << endl; } int m_Age; }; void test() { Person* p = NULL; p->ShowClassName(); p->ShowPersonAge(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
常函数:
- 成员函数后加const后我们称这个函数为常函数
- 常函数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const称该对象为常对象。
- 常对象只能调用常函数。
#include友元using namespace std; //常函数 class Person { public: //this指针的本质是指针常量,指针的指向是不可以修改的 //就相当于Person *const this; //在成员函数后面加const修饰的是this指向,让指针指向的值也不可以修改 void showPerson() const//加个const就不允许修改了 { this->m_b = 100; //this = NULL;tbhis指针是不可以修改指针的指向的 } int m_a; mutable int m_b;//加了mutable修饰的特殊变量,即使在常函数,常对象中,也可以修改这个值 void func() { m_a = 100;//在普通成员函数中是可以修改的 } }; void test() { Person P; P.showPerson(); } //常对象 void test1() { const Person p;//在对象前加const,变为常对象 //p.m_a = 100; p.m_b = 100; //常对象只能调用常函数 p.showPerson(); //p.func();常对象不能调用普通成员函数,因为普通成员函数可以修改属性。 } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
可客厅就是Public,你的卧室就是Private
客厅所有人都可以进去,但是你的卧室只有和你亲密的人可以进。
在程序中,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,就需要用到友元技术。
友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中的私有元素。
友元的关键字——friend
友元的三种实现
- 全局函数做友元
- 类做友元
- 成员函数做友元
就是将此函数在类的最上面写一个声明,前面加一个friend。
#include类做友元#include using namespace std; class Building { //goodgay全局函数是Building类的一个好朋友,可以访问你家的卧室(私有成员) friend void goodgay(Building* building); public: Building() { m_SittingRoom = "客厅"; m_BedRoom = "卧室"; } public: string m_SittingRoom; private: string m_BedRoom; }; //全局函数 void goodgay(Building* building) { cout << "好基友全局函数正在访问你的" << building->m_SittingRoom << endl; cout << "好基友全局函数正在访问你的" << building->m_BedRoom << endl; } void test() { Building building; goodgay(&building); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
一个类在另一个中friend class xx。
#include成员函数做友元#include using namespace std; //在前面先声明一下 class Building; class GoodGay { public: GoodGay(); public: void visit();//参观函数 访问Building中的属性 Building* building; }; class Building { //GoodGay是Building类的好朋友,可以访问其私有属性 friend class GoodGay; public: Building(); public: string m_SittingRoom; private: string m_BedRoom; }; //在类外写成员函数 Building::Building() { m_SittingRoom = "客厅"; m_BedRoom = "卧室"; } GoodGay::GoodGay() { //创建一个Building对象 building = new Building; } void GoodGay::visit() { cout << "好基友正在访问你的" << building->m_SittingRoom << endl; cout << "好基友正在访问你的" << building->m_BedRoom << endl; } void test() { GoodGay gy; gy.visit(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
告诉编译器 另一个类中的xx成员函数作为本类的好朋友,可以访问私有函数。
#include运算符重载#include using namespace std; class Building; class GoodGay { public: GoodGay(); void visit();//可以访问Building中私有成员 void visit1();//不可以访问Building中私有成员 Building* builidng; }; class Building { //告诉编译器 GoodGay类中的visit成员函数作为本类的好朋友,可以访问私有函数 friend void GoodGay::visit(); public: Building(); public: string m_SittingRoom; private: string m_BedRoom; }; Building::Building() { m_SittingRoom = "客厅"; m_BedRoom = "卧室"; } GoodGay::GoodGay() { builidng = new Building; } void GoodGay::visit() { cout << "visit正在访问" << builidng->m_SittingRoom << endl; cout << "visit正在访问" << builidng->m_BedRoom << endl; } void GoodGay::visit1() { cout << "visit1正在访问" << builidng->m_SittingRoom << endl; } void test() { GoodGay gg; gg.visit(); gg.visit1(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
运算符重载的概念: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。
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。
例如:两个整型相加编译器知道该怎么进行运算,如果是两个自定义出来的类型,两个Person想加,编译器就不知道该怎么运算了。
#include#include using namespace std; //加号运算符重载 class Person { public: //1.成员函数重载+ int m_A; int m_B; }; //2.全局函数重载+ Person operator+(Person& p1, Person& p2) { Person temp; temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A; temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B; return temp; } //函数函数重载版本 Person operator+(Person& p1, int num) { Person temp; temp.m_A = p1.m_A + num; temp.m_B = p1.m_B + num; return temp; } void test01() { Person p1; p1.m_A = 10; p1.m_B = 10; Person p2; p2.m_A = 10; p2.m_B = 10; //成员函数重载本质调用 //Person p3 = p1.operator+(p2); //Person p3 = p1 + p2;//可以简化成这种形式 //全局函数重载的本质调用 //Person p3 = operator+(p1,p2); //运算符重载也可以发生函数重载 Person p3 = p1 + 10; cout << p3.m_A << endl; cout << p3.m_B << endl; } int main(void) { { test01(); system("pause"); return 0; }
总结:
- 对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可能改变的
- 不要滥用运算符重载
作用:可以输出自定义的类型
#includeusing namespace std; class Person { friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p); public: Person(int a, int b) { m_A = a; m_B = b; } //利用成员函数重载左移运算符p.operator<<(cout)简化版本p< 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。
这里给出不推荐的类内实现重载左移运算符
void operator<<(ostream &cout) { cout << this->m_A; cout << this->m_B; } //使用 p<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。
#includeusing namespace std; //重载递增运算符 class MyInteger { friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint); public: MyInteger() { m_Num = 0; } //重载++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 MyInteger& operator++() { ++m_Num; return *this; } //重载++运算符——后置 MyInteger operator++(int)//这个int在这里作为占位参数,用来区分前置递增和后置递增 { MyInteger temp = *this; m_Num++; return temp; //后置递增要返回值,因为如果返回引用,这里相当于返回的是一个局部对象的引用。 //局部对象在当前函数执行完毕之后就被释放掉了,还要返回引用就是非法操作。 } private: int m_Num; }; //全局函数重载左移运算符 ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint) { cout << myint.m_Num << endl; return cout; } void test() { MyInteger myint; cout << ++(++myint); cout < 总结:前置递增返回引用,后置递增返回值。
赋值运算符重载C++编译器至少给一个类添加4个函数(前三个之前已经讲过了)
- 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。
#include关系运算符重载using namespace std; class Person { public: Person(int age) { m_Age = new int(age); } ~Person() { if (m_Age != NULL) { delete m_Age; m_Age = NULL; } } //重载赋值运算符 Person& operator=(Person &p) { //编译器默认提供的是浅拷贝操作 //m_Age = p.m_Age; //应该先判断是否有属性在堆区,如果有先释放干净,然后再深拷贝。 if (m_Age != NULL) { delete m_Age; m_Age = NULL; } //深拷贝操作 m_Age = new int(*p.m_Age); return *this; } int *m_Age; }; void test1() { Person p1(18); Person p2(20); Person p3(30); p3 = p2 = p1; cout << *(p1.m_Age) << endl; cout << *(p2.m_Age) << endl; cout << *(p3.m_Age) << endl; } int main(void) { test1(); system("pause"); return 0; } 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
#include函数调用运算符重载#include using namespace std; class Person { public: //重载== 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; } } Person(string name, int age) { m_Name = name; m_Age = age; } string m_Name; int m_Age; }; void test() { Person p1("张三", 20); Person p2("张三", 20); if (p1 == p2) { cout << "p1和p2是相等的" << endl; } else { cout << "p1和p2是不相等的" << endl; } if (p1 != p2) { cout << "p1和p2是不相等的" << endl; } else { cout << "p1和p2是相等的" << endl; } } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; }
- 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继承#include using namespace std; //函数调用运算符重载 class MyPrint { public: //重载函数调用运算符 void operator()(string text) { cout << text << endl; } }; class MyAdd { public: int operator()(int a, int b) { return a + b; } }; void test() { MyPrint myprint; myprint("hello world"); MyAdd myadd; cout << myadd(1, 2) << endl; //匿名函数对象——特点:当前行被执行完立即释放 cout << MyAdd()(100,100) << endl; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 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,定义这些类的时候,下级别的成员除了拥有上一级的共性,还有自己的特性。
这时候我们就可以考虑利用继承的技术,减少重复代码量。
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。
接下里我们分别利用普通写法和继承写法来实现网页中的内容,看一下继承存在的意义以及好处。
普通实现:
#include#include using namespace std; //普通实现页面 //java页面 class Java { public: void header() { cout << "首页、登录注册" << endl; } void footer() { cout << "帮助中心、交流合作" << endl; } void left() { cout << "java、python、c++" << endl; } void contenet() { cout << "java学科视频" << endl; } }; class Python { public: void header() { cout << "首页、登录注册" << endl; } void footer() { cout << "帮助中心、交流合作" << endl; } void left() { cout << "java、python、c++" << endl; } void contenet() { cout << "python学科视频" << endl; } }; class Cpp { public: void header() { cout << "首页、登录注册" << endl; } void footer() { cout << "帮助中心、交流合作" << endl; } void left() { cout << "java、python、c++" << endl; } void contenet() { cout << "c++学科视频" << endl; } }; void test() { cout << "java" << endl; Java java; java.header(); java.footer(); java.left(); java.contenet(); cout << endl; cout << "python" << endl; Python python; python.header(); python.footer(); python.left(); python.contenet(); cout << endl; cout << "cpp" << endl; Cpp cpp; cpp.header(); cpp.footer(); cpp.left(); cpp.contenet(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 继承方法实现
#include#include using namespace std; //公共页面 class BasePage { public: void header() { cout << "首页、登录注册" << endl; } void footer() { cout << "帮助中心、交流合作" << endl; } void left() { cout << "java、python、c++" << endl; } }; //普通实现页面 //java页面 class Java : public BasePage { public: void contenet() { cout << "java学科视频" << endl; } }; class Python : public BasePage { public: void contenet() { cout << "python学科视频" << endl; } }; class Cpp : public BasePage { public: void contenet() { cout << "c++学科视频" << endl; } }; void test() { cout << "java" << endl; Java java; java.header(); java.footer(); java.left(); java.contenet(); cout << endl; cout << "python" << endl; Python python; python.header(); python.footer(); python.left(); python.contenet(); cout << endl; cout << "cpp" << endl; Cpp cpp; cpp.header(); cpp.footer(); cpp.left(); cpp.contenet(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 总结:
继承的好处:减少重复代码语法:class 子类:继承方式 父类
子类也称派生类
父类也称基类
派生类中的成员,包含量大部分
一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员。
从基类继承过来的表现其共性,而新增加的成员体现其个性。
继承方式继承的语法——class 子类 :继承方式 父类继承方式一共有三种:
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
#include继承中的对象模型using namespace std; //公共继承 class Base1 { public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son1 :public Base1 { public: void func() { m_A = 10;//父类中的公共权限成员,到了子类中依然是公共权限 m_B = 20;//父类中的保护权限成员,到了子类中依然是保护权限 //m_C = 10;父类中的隐私权限成员,子类访问不到 } }; void test01() { Son1 son1; son1.m_A = 100; //son1.m_B = 100;保护权限的内容到了类外就无法访问了 }; //保护继承 class Base2 { public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son2 :protected Base2 { void func() { m_A = 100;//父类中公共权限的成员,因为是保护继承,到子类中变为保护权限 m_B = 100;//父类中保护权限的成员,保护继承后到了子类还是保护权限。 //m_C = 100;父类中的私有成员子类访问不到 } }; void test02() { Son2 son2; //保护权限类外访问不到,所以在son2中m_A也访问不到了 } //私有继承 class Base3 { public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son3:private Base3 { void func() { m_A = 100;//父类中公共成员,私有继承后,到了子类变为私有成员 m_B = 100;//父类中保护成员,私有继承后,到了子类变为私有成员 //m_C = 100;父类的私有权限成员仍然访问不到 } }; void test03() { Son3 son3; //私有成员类外访问不到 } //验证Son3私有继承后成员是否变成了私有属性 class GrandSon3 :public Son3 { void func() { //访问不到父类的私有成员 //到了Son3中m_A,m_B,m_C全是私有成员,子类无法访问 } }; int main(void) { system("pause"); return 0; } 问题:从父类继承过来的对象,哪些属于子类对象?
父类中所有的非静态成员属性都会被子类继承下去。
父类中私有的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
#includeusing namespace std; //继承中的对象模型 class Base { public: int m_A; protected: int m_B; private: int m_C; }; class Son:public Base { public: int m_D; }; void test01() { //父类中所有的非静态成员属性都会被子类继承下去 //父类中私有的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 of son:" << sizeof(Son) << endl;//结果是16 = 12 + 4 } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 利用VS的开发人员命令提示工具查看对象模型
继承中构造和析构的顺序
- 打开工具
- 跳转到你cpp文件所在的盘
- cd文件目录下
- 输入命令:cd /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名
子类继承父类后,当创建子类时,也会调用父类的构造函数。
问题:父类和子类的构造函数和析构顺序怎么样的呢?
先构造父类,再构造子类
先析构子类,再析构父类
创建子类对象的同时也会创建一个父类对象。
#includeusing namespace std; class Base { public: Base() { cout << "父类的构造函数" << endl; } ~Base() { cout << "父类的析构函数" << endl; } }; class Son:public Base { public: Son() { cout << "子类的构造函数" << endl; } ~Son() { cout << "子类的析构函数" << endl; } }; void test01() { Son son; } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 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。
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
#includeusing namespace std; class Base { public: Base() { m_A = 100; } void func() { cout << "父类同名成员函数调用" << endl; } void func(int a) { cout << "父类同名重载成员函数调用" << endl; } int m_A; }; class Son:public Base { public: Son() { m_A = 200; } void func() { cout << "子类同名成员函数调用" << endl; } int m_A; }; //同名成员属性处理方式 void test01() { Son son; cout < 总结:
继承同名静态成员处理方式
- 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同名函数。
问题:继承中同名的静态成员在子类对象上是如何进行访问的呢?
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
#includeusing namespace std; class Base { public: static void func() { cout << "父类静态成员函数调用" << endl; } static void func(int a) { cout << "父类静态成员重载函数调用" << endl; } static int m_A; }; int Base::m_A = 100; class Son :public Base { public: static void func() { cout << "子类静态成员函数调用" << endl; } static int m_A; }; int Son::m_A = 200; //同名静态成员 void test() { //通过对象访问 Son son1; cout << "通过对象访问" << endl; cout << son1.m_A << endl; cout << son1.Base::m_A << endl; //通过类名访问 cout << "通过类名访问" << endl; cout << 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 cout << Son::Base::m_A << endl; } //同名静态函数 void test01() { //通过对象访问 Son son2; cout << "通过对象访问" << endl; son2.func(); son2.Base::func(); //通过类名访问 cout << "通过类名访问" << endl; Son::func(); Son::Base::func(); //父类同名重载成员函数调用 //子类出现和父类同名的静态成员函数,也会隐藏掉父类中所有同名成员函数(重载) //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(void) { test(); cout << "我是分割线------" << endl; test01(); system("pause"); return 0; } 总结:同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样,只不过有两种访问的方式(通过对象和类名)。
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++实际开发中不建议使用多继承
#includeusing namespace std; //多继承语法 class Base1 { public: Base1() { m_A = 100; } int m_A; }; class Base2 { public: Base2() { m_A = 200; } int m_A; }; //子类需要继承base1和base2 class Son:public Base1,public Base2 { public: Son() { m_C = 300; m_D = 400; } int m_C; int m_D; }; void test01() { Son son1; cout << sizeof(son1) << endl;//16 cout << "第一个父类的m_A:" << son1.Base1::m_A< 总结:多继承中如果父类中出现了同名情况,子类使用时要加作用域。
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这两个派生类,这种继承称为菱形继承,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。
vbptr——虚基类
继承了两个指针,两个指针通过偏移量找到了唯一的数据。
#includeusing namespace std; class Animal { public: int m_Age; }; //利用虚继承可以解决菱形继承问题 //在继承之前加上关键字virtual变为虚继承 // Animal类称为虚基类 //羊 class Sheep:virtual public Animal { }; //驼 class Tuo:virtual public Animal { }; //羊驼 class SheepTuo :public Sheep,public Tuo { }; void test01() { SheepTuo st; st.Sheep::m_Age = 18; st.Tuo::m_Age = 28; //当菱形继承,当两个父类拥有相同的数据,需要加作用域来区分 cout << st.Sheep::m_Age << endl; cout << st.Tuo::m_Age << endl; cout << st.m_Age << endl; //这份数据我们知道,只有一份就可以了,菱形继承导致数据有两份,资源浪费 } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结:
多态
- 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——virtual
多态是C++面向对象三大特性之一
多条的基本概念多态分为两种
- 静态多态:函数重载和运算符重载属于静态多态,复用函数名
- 动态多态:派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态的区别
- 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
- 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
#includeusing namespace std; class Animal { public: //加上virtual变成虚函数,实现地址晚绑定 virtual void speak() { cout << "动物在说话"<< endl; } }; class Cat :public Animal { public: void speak() { cout << "小猫在说话" << endl; } }; class Dog : public Animal { public: void speak() { cout << "小狗在说话" << endl; } }; //执行说话的函数 //地址早绑定,在编译阶段就确定函数地址 //如果想让猫说话,那么这个函数的地址就不能提前绑定,需要在运行阶段进行绑定 //动态多条满足条件 //重写要求:函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同 //动态多态的使用 void doSpeak(Animal &animal)//Animal &animal = cat; { animal.speak(); } void test01() { Cat cat; doSpeak(cat); Dog dog; doSpeak(dog); } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结:
多态满足条件
- 有继承关关系
- 子类重写父类中的虚函数
多态的使用条件
- 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
多态的原理剖析虚函数(表)指针
vfptr v - virtual f - functio n prt - pointer虚函数表
表内记录一个虚函数的地址
vftable v - virtual f - functio n当子类重写父类的虚函数后,子类中的虚函数表内部会替换成子类的虚函数地址。
Cat子类重写前
重写后
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
代码实现:
普通方法
#include#include using namespace std; 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; } //如果想扩展新的功能,需要修改原码 //在真实的开发中,实行开闭原则,对扩展进行开放,对修改进行关闭 } int m_Num1; int m_Num2; }; void test() { Calculator c; c.m_Num1 = 10; c.m_Num2 = 10; cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 多态方法
#include#include using namespace std; //利用多态实现计算器 //实现计算器抽象类 class AbstractCalculator { public: virtual int getResult() { return 0; } int m_Num1; int m_Num2; }; //加法计算器类 class AddCalculator :public AbstractCalculator { public: int getResult() { return m_Num1 + m_Num2; } }; //减法计算器类 class SubCalculator :public AbstractCalculator { public: int getResult() { return m_Num1 - m_Num2; } }; //乘法计算器类 class MulCalculator :public AbstractCalculator { public: int getResult() { return m_Num1 * m_Num2; } }; void test() { //多态使用条件 //父类指针或者引用指向子类对象 //加法 AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;//父类指针指向子类对象 abc->m_Num1 = 10; abc->m_Num2 = 10; cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl; //堆区数据,手动开辟手动释放 delete abc;//堆区的数据被销毁了,但是指针的类型没有变 // 减法 abc = new SubCalculator; abc->m_Num1 = 10; abc->m_Num2 = 10; cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl; delete abc; } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 多态带来的好处
- 组织结构清晰,哪出错了马上定位到。
- 可读性强
- 对于前期和后期扩展以及维护性高
总结:C++开发提倡利用多态设计程序框架,因为多态优点很多。
纯虚函数和抽象类在多态中,通常父类汇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多态案例2——制作饮品using namespace std; //纯虚函数和抽象类 class Base { public: //只要有一个纯虚函数,这个类称为抽象类 //特点;无法实例化对象 virtual void func() = 0;//注意:不要忘掉virtual! //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 }; class Son :public Base { public: void func() { cout << "func函数调用" << endl; } }; void test() { //Base b1; 抽象类无法实例化对象 Son s1;//子类重写父类的虚函数,否则无法实例化对象 Base* abc = new Son; abc->func(); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 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水。
#include虚析构和纯虚析构using namespace std; //多态案例-制作饮品 class AbstractDrinking { public: //煮水 virtual void Boil() = 0; //冲泡 virtual void Brew() = 0; //倒入杯中 virtual void Pour() = 0; //加入辅料 virtual void PutSomething() = 0; //制作饮品 void makeDrink() { Boil(); Brew(); Pour(); PutSomething(); } }; //制作咖啡 class Coffee :public AbstractDrinking { public: //煮水 virtual void Boil() { cout << "把水煮开" << endl; } //冲泡 virtual void Brew() { cout << "冲泡咖啡" << endl; } //倒入杯中 virtual void Pour() { cout << "倒入杯中" << endl; } //加入辅料 virtual void PutSomething() { cout << "加入糖和牛奶" << endl; } }; //制作茶水 class Tea :public AbstractDrinking { public: //煮水 virtual void Boil() { cout << "把矿泉水煮开" << endl; } //冲泡 virtual void Brew() { cout << "冲泡茶叶" << endl; } //倒入杯中 virtual void Pour() { cout << "倒入杯中" << endl; } //加入辅料 virtual void PutSomething() { cout << "加入柠檬" << endl; } }; //制作函数 void DoWork(AbstractDrinking* abs)//父类指针指向子类对象AbstractDrinking* abs = new Coffee; { abs->makeDrink(); delete abs;//手动释放 //堆区的数据被销毁了但是指针的类型没变 } //制作 void test() { DoWork(new Coffee); cout << "------我是分割线------" << endl; DoWork(new Tea); } int main(void) { test(); system("pause"); return 0; } 多态使用的时候,如果子类中有属性开辟到堆区,那么父类指针在释放的时无法调用到子类的析构代码
解决方法: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,
- 都需要有具体的含函数实现
虚析构和纯虚构的区别:
- 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;//声明类名::~类名(){}#include#include using namespace std; //虚析构和纯虚析构 class Animal { public: Animal() { cout << "Animal的构造函数调用" << endl; } //利用虚析构可以解决父类指针释放对象时不干净的问题 //纯虚析构,需要声明也需要实现 //有了纯虚析构之后,这个类也属于抽象类,无法实例化对象 virtual ~Animal() = 0; //纯虚函数,不需要实现 virtual void speak() = 0; }; //纯虚析构函数 Animal::~Animal() { cout << "Animal纯析构函数调用" << endl; } class Cat :public Animal { public: Cat(string name) { m_Name = new string(name); } virtual void speak() { cout << "Cat的构造函数调用" << endl; cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl; } ~Cat() { if (m_Name != NULL) { cout << "Cat的析构函数调用" << endl; delete m_Name; m_Name = NULL; } } string* m_Name; }; void test01() { Animal* animal = new Cat("Tom"); animal->speak(); delete animal; } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结:
多态案例3——电脑组装
- 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问题
- 如果子类中没有堆区数据,可以不写为虚析构或纯虚析构
- 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
案例描述:
电脑主要组成部件为CPU(用于计算),显卡(用于显示),内存条(用于存储),将每个零件封装出抽象基类,并且提供不同的厂商生产不同的零件,例如Intel厂商和Lenovo厂商创建电脑类提供让电脑工作的函数,并且调用每个零件工作的接口,测试时组装三台不同的电脑进行工作.#include文件操作using namespace std; //抽象不同零件类 //抽象cpu class CPU { public: //抽象的计算函数 virtual void calculate() = 0; }; //抽象显卡类 class VideoCard { public: //抽象的显示函数 virtual void display() = 0; }; //抽象内存条类 class Memory { public: //抽象的存储函数 virtual void storage() = 0; }; //电脑类 class Computer { public: Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem) { m_cpu = cpu; m_vc = vc; m_mem = mem; } //提供一个工作的函数 void work() { //让零件工作起来,调用他的接口 m_cpu->calculate(); m_vc->display(); m_mem->storage(); } //提供析构函数释放3个电脑零件 ~Computer() { //释放CPU零件 if (m_cpu != NULL) { delete m_cpu; m_cpu = NULL; } //释放显卡零件 if (m_vc != NULL) { delete m_vc; m_vc = NULL; } //释放内存条零件指针 if (m_mem != NULL) { delete m_mem; m_mem = NULL; } } private: CPU* m_cpu;//CPU零件指针 VideoCard* m_vc;//显卡零件指针 Memory* m_mem;//内存条零件指针 }; //具体的厂商 //Intel class IntelCPU :public CPU { public: virtual void calculate() { cout<<"Intel的CPU开始计算了"< work(); delete computer1; cout << "------我是分割线------" << endl; //组装第二台电脑 Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory); computer2->work(); delete computer2; cout << "------我是分割线------" << endl; //组装第三台电脑 Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU,new IntelVideoCard,new LenovoMemory); computer3->work(); delete computer3; } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 程序运行时,产生的数据都属于临时数据,程序一旦运行结束就会被释放。
通过文件可以将数据持久化。
C++中对文件进行操作需要包含头文件< Fstream>
文件类型分为两种:
- 文本文件-文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
- 二进制文件-文件以文本的二进制形式存储在计算机中,用户一般不能直接读懂他们
操作文件的三大类
文本文件 写文件
- ofstream:写操作
- ifstream:读操作
- fstream:读写操作
- 包含头文件——#include< fstream>
- 创建流对象——ofstream ofs;
- 打开文件——ofs.open(“文件路径”,打开方式)
- 写数据——ofs<<“写入的数据”;
- 关闭文件——ofs.close();
文件打开方式:
注意:文件打开方式可以配合使用,利用|操作符
例如:用二进制方式写文件
ios::binary | ios::out#include#include using namespace std; //文本文件写文件 void test01() { //1.包含头文件 //2.创建流对象 ofstream ofs; //3.指定打开方式 ofs.open("test.txt", ios::out);//如果不指定文件路径,默认和你项目的文件路径一样 //4.写内容 ofs << "姓名:张三" << endl; ofs << "性别:男" << endl; ofs << "年龄:18" << endl; //5.关闭文件 ofs.close(); } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结:
读文件
- 文件操作必须包含头文件fstream
- 读文件可以利用ofstream,或者fstream类
- 打开文件时候需要指定操作文件的路径,以及打开方式
- 利用<<可以向文件中写数据
- 操作完毕,要关闭文件
读文件操作与写文件步骤相似,但是读取方式比较多
读文件操作步骤如下
- 包含头文件——#include< fstream>
- 创建流对象——ifstream ifs;
- 打开文件并判断文件是否打开成功——ifs.open(“文件路径”,打开方式);
- 读数据——四种方式读取
- 关闭文件——ifs.close();
#include#include #include using namespace std; void test01() { //1.包含头文件 //2.创建流对象 ifstream ifs; //3.打开文件,并且判断是否打开成功 ifs.open("test.txt",ios::in); if (!ifs.is_open()) { cout << "文件打开失败了" << endl; return; } //4.读数据 //第一种 //第二种 //第三种 //第四种-不推荐 char c; while ((c = ifs.get()) != EOF)//EOF——end of file { cout << c; } ifs.close(); } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结
二进制文件
- 读文件可以利用ifsteam,或者fstream类
- 利用is_open函数可以判断是否打开成功
- close关闭文件
以二进制的方式对文件进行读写操作
打开方式主要为ios::binary
写文件二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型:
ostream& wirte(const char* buffer,int len);参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
#include#include using namespace std; //二进制写文件 class Person { public: char m_Name[64]; int m_Age; }; void test01() { //1.包含头文件 //2.创建头文件 ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary); //3.打开文件 //ofs.open("person.txt",ios::out | ios::binary); //4.写文件 Person p = { "张三",18 }; ofs.write((const char*)&p,sizeof(Person)); //5.关闭文件 ofs.close(); } int main(void) { test01(); system("pause"); return 0; } 总结:
读文件
- 文件输出流对象,可以通过write函数,以二进制的方式写数据
二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型:
istream& read(char * buffer,int len);参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
#include#include using namespace std; //二进制读文件 class Person { public: char m_Name[64]; int m_Age; }; void test01() { //1.包含头文件 //2.创建流对象 ifstream ifs; //3.打开文件&判读文件是否打开成功 ifs.open("person.txt", ios::in | ios::binary); if (!(ifs.is_open())) { cout<<"打开失败"< 总结:
文件输入流对象,可以通过read函数,以二进制的方式读数据。



