00-2.C++ 核心编程

  1. 内存分区模型
  2. 引用
  3. 函数提高
  4. 类和对象
  5. 文件操作

内存分区模型

C++程序在执行时,将内存大方向划分为4个区域

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

C++内存分区模型_Julian_cather的博客-CSDN博客

内存四区意义:

不同区域存放的数据,赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

​ 在程序编译后,生成了exe可执行程序,未执行该程序前分为两个区域

代码区:

​ 存放 CPU 执行的机器指令

​ 代码区是共享的,共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可

​ 代码区是只读的,使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

全局区:

​ 全局变量和静态变量存放在此.

​ 全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.

​ ==该区域的数据在程序结束后由操作系统释放==.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {

//局部变量
int a = 10;
int b = 10;

//打印地址
cout << "局部变量a地址为: " << (int)&a << endl;
cout << "局部变量b地址为: " << (int)&b << endl;

cout << "全局变量g_a地址为: " << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量g_b地址为: " << (int)&g_b << endl;

//静态变量
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;

cout << "静态变量s_a地址为: " << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b地址为: " << (int)&s_b << endl;

cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world" << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << (int)&"hello world1" << endl;

cout << "全局常量c_g_a地址为: " << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b地址为: " << (int)&c_g_b << endl;

const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a地址为: " << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b地址为: " << (int)&c_l_b << endl;

system("pause");

return 0;
}

image-20221205094540332

总结:

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

1.2 程序运行后

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int* func()
{
int a = 10; // 局部变量存放在栈区,函数执行完会释放
return &a;
}

int main() {

int* p = func();

cout << *p << endl; // 编译器进行了保留会输出正确值
cout << *p << endl; // 指向了野指针位置

return 0;
}

image-20221205095525929

堆区:

​ 由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

​ 在C++中主要利用new在堆区开辟内存

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int* func()
{
int* a = new int(10);
return a;
}

int main() {

int* p = func();

cout << *p << endl;
cout << *p << endl;

return 0;
}

image-20221205100035659

总结:

  • 堆区数据由程序员管理开辟和释放
  • 堆区数据利用new关键字进行开辟内存

1.3 new操作符

C++中利用==new==操作符在堆区开辟数据

堆区开辟的数据,由程序员手动开辟,手动释放,释放利用操作符 ==delete==

语法: new 数据类型

利用new创建的数据,会返回该数据对应的类型的指针

基本使用:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int* func3()
{
int* a = new int(10);
return a;
}

int main()
{
int* p = func3();

cout << *p << endl;
cout << *p << endl;

//利用delete释放堆区数据
delete p;

//cout << *p << endl; //报错,释放的空间不可访问

return 0;
}

image-20221205101239821

开辟数组:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
// new 开辟int指针数组
int* arr = new int[10];
// 遍历
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100;
}
for (i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
// 清除 new
delete[] arr;

return 0;
}

image-20221205101525672

引用

基本使用

**作用: **给变量起别名

语法: 数据类型 &别名 = 原名

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
int a = 10;
int& b = a;

cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;

b = 100;

cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;

return 0;
}

image-20221206093835332

注意事项

  • 引用必须初始化
  • 引用在初始化后,不可以改变
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

int a = 10;
int b = 20;
//int &c; //错误,引用必须初始化
int &c = a; //一旦初始化后,就不可以更改
c = b; //这是赋值操作,不是更改引用

cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << c << endl;

system("pause");

return 0;
}

做函数参数

作用:函数传参时,可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点:可以简化指针修改实参

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}

//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}

//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}

int main()
{
int a = 10;
int b = 20;

mySwap01(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

mySwap02(&a, &b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

mySwap03(a, b);
cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;


return 0;
}

总结:通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

做函数返回值

作用:引用是可以作为函数的返回值存在的

注意:不要返回局部变量引用

用法:函数调用作为左值

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
//返回局部变量引用
int& test01() {
int a = 10; //局部变量
return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
static int a = 20;
return a;
}

int main() {

//不能返回局部变量的引用
int& ref = test01();
cout << "ref = " << ref << endl;
cout << "ref = " << ref << endl;

//如果函数做左值,那么必须返回引用
int& ref2 = test02();
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

test02() = 1000;

cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

return 0;
}

本质

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
//发现是引用,转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
ref = 100; // ref是引用,转换为*ref = 100
}
int main(){
int a = 10;

//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改
int& ref = a;
ref = 20; //内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;

cout << "a:" << a << endl;
cout << "ref:" << ref << endl;

func(a);
return 0;
}

结论:C++推荐用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

常量引用

作用:常量引用主要用来修饰形参,防止误操作

在函数形参列表中,可以加==const修饰形参==,防止形参改变实参

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
//引用使用的场景,通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
//v += 10;
cout << v << endl;
}

int main() {

//int& ref = 10; 引用本身需要一个合法的内存空间,因此这行错误
//加入const就可以了,编译器优化代码,int temp = 10; const int& ref = temp;
const int& ref = 10;

//ref = 100; //加入const后不可以修改变量
cout << ref << endl;

//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
int a = 10;
showValue(a);

system("pause");

return 0;
}

函数提高

默认参数

在C++中,函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。

语法: 返回值类型 函数名 (参数= 默认值){}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
return a + b + c;
}

//1. 如果某个位置参数有默认值,那么从这个位置往后,从左向右,必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值,函数实现的时候就不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
return a + b;
}

int main()
{
cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
cout << "ret = " << func(100) << endl;

return 0;
}

占位参数

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

语法: 返回值类型 函数名 (数据类型){}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//函数占位参数 ,占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
cout << "this is func" << endl;
}

int main()
{
func(10,10); //占位参数必须填补

return 0;
}

函数重载

概述

作用:函数名可以相同,提高复用性

函数重载满足条件:

  • 同一个作用域下
  • 函数名称相同
  • 函数参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同

注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
cout << "func 的调用!" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "func (int a) 的调用!" << endl;
}
void func(double a)
{
cout << "func (double a)的调用!" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
cout << "func (int a ,double b) 的调用!" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
cout << "func (double a ,int b)的调用!" << endl;
}

//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
// cout << "func (double a ,int b)的调用!" << endl;
//}

int main() {

func();
func(10);
func(3.14);
func(10,3.14);
func(3.14 , 10);

system("pause");

return 0;
}

注意事项

  • 引用作为重载条件
  • 函数重载碰到函数默认参数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件

void func(int &a)
{
cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}


//2、函数重载碰到函数默认参数

void func2(int a, int b = 10)
{
cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}

void func2(int a)
{
cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}

int main() {

int a = 10;
func(a); //调用无const
func(10);//调用有const


//func2(10); //碰到默认参数产生歧义,需要避免

system("pause");

return 0;
}

类和对象

C++面向对象的三大特性为:==封装、继承、多态==

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

封装

概念

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 };

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//圆周率
const double PI = 3.14;

//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体,用来表现生活中的事物

//封装一个圆类,求圆的周长
//class代表设计一个类,后面跟着的是类名
class Circle
{
public: //访问权限 公共的权限

//属性
int m_r;//半径

//行为
//获取到圆的周长
double calculateZC()
{
//2 * pi * r
//获取圆的周长
return 2 * PI * m_r;
}
};

int main() {

//通过圆类,创建圆的对象
// c1就是一个具体的圆
Circle c1;
c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作

//2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为: " << c1.calculateZC() << endl;

system("pause");

return 0;
}

image-20221208104958937

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号
class Student
{
public:
// 属性
string stu_name; // 学生姓名
int ID; // 学生ID
public:
// 方法
// 赋值姓名
void setName(string name)
{
stu_name = name;
}
// 赋值ID
void setID(int id)
{
ID = id;
}
// 展示
void showStu()
{
cout << "姓名: " << stu_name << endl;
cout << "ID: " << ID << endl;
}
};

int main()
{
Student s1;
s1.setName("Jason");
s1.setID(114514);
s1.showStu();

return 0;
}

image-20221212091549716

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:

  1. public 公共权限
  2. protected 保护权限
  3. private 私有权限
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//三种权限
//公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 protected 类内可以访问 类外不可以访问
//私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问

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;
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到

system("pause");

return 0;
}

image-20221212093431105

image-20221212093439523

structclass 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// struct 默认为公共权限
struct S1
{
int m_A; // 默认是公共权限
};
// class 默认为私有权限
class C1
{
int m_A; // 默认是私有权限
};

int main()
{
C1 c1;
//c1.m_A = 10; //错误,访问权限是私有

S1 s1;
s1.m_A = 10; //正确,访问权限是公共

return 0;
}

image-20221212093719785

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Person {
public:
// 姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName()
{
return m_Name;
}

// 设置年龄并获取年龄
void setAge(int age) {
m_Age = age;
}
int getAge() {
return m_Age;
}

// 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("Su");
cout << "姓名: " << p.getName() << endl;

// 年龄设置
p.setAge(23);
cout << "年龄: " << p.getAge() << endl;

// 情人设置
p.setLover("风见幽香");
//cout << "情人: " << p.m_Lover << endl; //只写属性,不可以读取

return 0;
}

image-20221212100922456

案例一:求立方体

image-20221213095418225

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class Cube
{
public:
// 设置长并获取长
void setLong(int inputLong)
{
Long = inputLong;
}
int getLong()
{
return Long;
}
// 设置宽并获取宽
void setWidth(int inputWidth)
{
Width = inputWidth;
}
int getWidth()
{
return Width;
}
// 设置高并获取高
void setHeight(int inputHeight)
{
Height = inputHeight;
}
int getHeight()
{
return Height;
}
// 获取面积和体积
int Acreage()
{
if (Long == NULL || Width == NULL || Height == NULL)
{
cout << "请设置长宽高后在进行面积计算!!!" << endl;
return 0 ;
}
int Area = 2 * (Long * Width + Long * Height + Width * Height);
return Area;
}
int Volume()
{
if (Long == NULL || Width == NULL || Height == NULL)
{
cout << "请设置长宽高后在进行体积计算!!!" << endl;
return 0;
}
return Long * Height * Width;
}
private:
int Long; // 长
int Width; // 宽
int Height; // 高
};

void is_Same(Cube& cu1, Cube cu2);

int main()
{
// 生成实例
Cube c;
// 设置长宽高
c.setHeight(10);
c.setLong(5);
c.setWidth(7);
// 输出长宽高
cout << "长为:" << c.getLong() << endl;
cout << "宽为:" << c.getWidth() << endl;
cout << "高为:" << c.getHeight() << endl;
// 输出面积
cout << "面积为:" << c.Acreage() << endl;
cout << "体积为:" << c.Volume() << endl;

return 0;
}

void is_Same(Cube& cu1, Cube cu2)
{
if (cu1.Acreage() == cu2.Acreage())
{
cout << "立方体面积相等" << endl;
return;
}
cout << "不相等" << endl;
return;
}

image-20221213095402961

对象的而初始化和清理

C++中的面向对象来源于生活,每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。

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(){}

  1. 构造函数,没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同
  3. 构造函数可以有参数,因此可以发生重载
  4. 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(){}

  1. 析构函数,没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
  3. 析构函数不可以有参数,因此不可以发生重载
  4. 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
class Person
{
public:
//构造函数
Person()
{
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}

};

void test01()
{
Person p;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

image-20221213104933706

构造函数的分类及调用

两种分类方式:

​ 按参数分为: 有参构造和无参构造

​ 按类型分为: 普通构造和拷贝构造

三种调用方式:

​ 括号法

​ 显示法

​ 隐式转换法

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 创建类
class Person4
{
public:
// 无参构造函数(默认构造函数)
Person4()
{
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
// 有参构造函数
Person4(int a)
{
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
// 拷贝构造函数
Person4(const Person4& p)
{
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}

// 析构函数
~Person4()
{
cout << "析构函数!" << endl;
}

public:
int age;
};

int main()
{
// 方法一:括号法
// 注意1:调用无参构造函数不能加括号,如果加了编译器认为这是一个函数声明
// Person4 peo1; // 默认构造
// Person4 peo2(10); // 有参构造
// Person4 peo3(peo2); // 拷贝构造

// 方法二:显式法
// 注意2:Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后,马上析构
// Person4 peo2 = Person4(10); // 有参构造
// Person4 peo3 = Person4(peo2); // 拷贝构造

// 方法三:隐式转换法
Person4 p4 = 10; // Person4 p4 = Person(10);
Person4 p5 = p4; // Person4 p5 = Person(p4);

// 注意3: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);

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class Person5 {
public:
Person5() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person5(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person5(const Person5 &p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person5() {
cout << "析构函数!" << 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 test1() {

Person5 man(100); //p对象已经创建完毕
Person5 newman(man); //调用拷贝构造函数
Person5 newman2 = man; //拷贝构造

//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数,赋值操作
}

//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person5 p1) {}
void test2() {
Person5 pe; //无参构造函数
doWork(pe);
}

//3. 以值方式返回局部对象
Person5 doWork2()
{
Person5 pe1;
cout << (int*)&pe1 << endl;
return pe1;
}

void test3()
{
Person5 pe = doWork2();
cout << (int*)&pe << endl;
}


int main() {

//test1();
//test2();
test3();

system("pause");

return 0;
}

构造函数调用规则

默认情况下,C++ 编译器至少给一个类添加 3 个函数

1.默认构造函数(无参,函数体为空)

2.默认析构函数(无参,函数体为空)

3.默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下:

  • 如果用户定义有参构造函数,C++ 不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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
class Person {
public:
//无参(默认)构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
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;
};

void test01()
{
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.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();

system("pause");

return 0;
}

深拷贝浅拷贝

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

深拷贝:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 深拷贝
class DeepCopy
{
public:
DeepCopy()
{
cout << "DeepCopy(深拷贝)的默认构造函数调用" << endl;
};
DeepCopy(int num, int ark)
{
Num = num;
// 通过 new 关键字 将ark存放到堆区域
Ark = new int(ark);
cout << "DeepCopy(深拷贝)的默认构造函数调用" << endl;
};
// 实现拷贝构造函数
DeepCopy(const DeepCopy& dp)
{
cout << "DeepCopy(深拷贝)的拷贝构造函数调用" << endl;
Num = dp.Num;
// 编译器默认实现
// Ark = dp.Ark;
// 实现深拷贝
Ark = new int(*dp.Ark);
}
// 析构函数通常用来销毁,开发人员创建的数据
~DeepCopy()
{
// 释放数据
if (Ark != NULL)
{
delete Ark;
Ark = NULL;
}
cout << "DeepCopy(深拷贝)的析构函数调用" << endl;
};
public:
int Num;
int *Ark;
};

void DP01()
{
DeepCopy DC1(10, 123);

cout << "DP01 的 num:" << DC1.Num << endl;
cout << "DC1 的 Ark:" << *DC1.Ark << endl;

// 拷贝函数会做 浅拷贝操作
DeepCopy DC2(DC1);

cout << "DP02 的 num:" << DC2.Num << endl;
cout << "DC2 的 Ark:" << *DC2.Ark << endl;

}

int main()
{
// 深拷贝调用
DP01();
// 浅拷贝调用
//SP01();

system("pause");

return 0;
}

浅拷贝:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class ShallowCopy
{
public:
ShallowCopy()
{
cout << "ShallowCopy(浅拷贝)的默认构造函数调用" << endl;
};
ShallowCopy(int num, int ark)
{
Num = num;
cout << "ShallowCopy(浅拷贝)的默认构造函数调用" << endl;
};
~ShallowCopy()
{
cout << "ShallowCopy(浅拷贝)的析构函数调用" << endl;
};
public:
int Num;
int *Ark;
};

void SP01()
{
ShallowCopy SP1(10, 123);
cout << "SP1 的 num:" << DC1.Num << endl;

ShallowCopy SP2(DC1);
cout << "SP2 的 num:" << DC2.Num << endl;

}

int main()
{
SP01();

system("pause");

return 0;
}

image-20221215095119628

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

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)... {}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 初始化列表
class InitList
{
public:
int A;
int B;
int C;

public:
// 传统方式
/*
InitList(int a, int b, int c)
{
A = a;
B = b;
C = c;
}
*/

// 初始化列表方式
/*
InitList() :A(10), B(20), C(30)
{}
*/

// 初始化列表方式初始化
InitList(int a, int b, int c)
:A(a), B(b), C(c)
{}
void PrintList()
{
cout << "A:" << A << endl;
cout << "B:" << B << endl;
cout << "C:" << C << endl;
}
};

void initList()
{
// 方法一:初始化列表方式使用
/*
InitList il1;
cout << "il1 的 A:" << il1.A << endl;
cout << "il1 的 B:" << il1.B << endl;
cout << "il1 的 C:" << il1.C << endl;
*/

// 方法二:初始化列表方式初始化使用
InitList IL1(1, 2, 3);
IL1.PrintList();
}

int main()
{
initList();

return 0;
}

类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象,我们称该成员为 对象成员

例如:

1
2
3
4
5
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?

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
class Phone
{
public:
Phone(string name)
{
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造" << endl;
}

~Phone()
{
cout << "Phone析构" << endl;
}

string m_PhoneName;
};

class BClass
{
public:

//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
BClass(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造" << endl;
}

~BClass()
{
cout << "Person析构" << endl;
}

void playGame()
{
cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
}

string m_Name;
Phone m_Phone; // 类成员

};

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
BClass B("张三" , "苹果X");
B.playGame();

}

int main() {
test01();

return 0;
}

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

静态成员变量:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class SC1
{
public:
// 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
static int SC_A; // 静态成员变量
private:
static int SC_B; // 静态变量私有属性
};

// 初始化静态变量
int SC1::SC_A = 100;
int SC1::SC_B = 100;

// 1. 访问
void SCTest01()
{
// 1. 通过对象进行访问
SC1 sc1;
sc1.SC_A = 200;
cout << "sc1.SC_A = " << sc1.SC_A << endl;

// 2. 通过类名直接访问
cout << "sc1.SC_A = " << SC1::SC_A << endl;

// 3. 私人属性无法访问
//cout << "SC1.SC_B = " << SC1::SC_B << endl;
}

int main()
{
SCTest01();

return 0;
}

静态成员函数:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class SC2
{
public:
static void fn1()
{
cout << "fn1调用" << endl;
m_A = 100;
//m_B = 100; //错误,不可以访问非静态成员变量
}

static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void fn2()
{
cout << "fn2调用" << endl;
}
};
SC2::m_A = 10

// 1. 访问
void SCTest02()
{
// 1. 对象访问
SC2 sc2;
sc2.fn1();
// 2. 类名访问
SC2::fn1();
}

int main()
{
//SCTest01();
SCTest02();

return 0;
}

C++ 对象模型和 this 指针

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 创建类
class CreateC
{
public:
// 非静态成员变量占对象空间
int CCA;
// 静态成员变量不占对象空间
static int CCB;
// 函数
// 同理,函数也不占用对象空间,所有函数共享一个函数实例
void func1() {};
// 静态成员函数也不占对象空间
static void func2() {};
};
int CreateC::CCB = 10;

void CC()
{
CreateC CC1;
cout << "sizeof of CC1 = " << sizeof(CC1) << endl;

}

int main()
{
CC();
return 0;
}

image-20221221092632632

this 指针概念

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:

  • 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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class ThisClass
{
public:
ThisClass(int age)
{
// 名称默认为相同的,则会不进行赋值
//age = age;
// this 指针指向对象类中的 age
this->age = age;
}
// this 指向 p2 的指针
// 而 *this 指向的就是 p2 这个对象类
ThisClass& ThisAddAge(ThisClass& tc)
{
this->age += tc.age;
return *this;
}
int age;
};

void tc()
{
ThisClass TC1(10);
cout << "TC1.age = " << TC1.age << endl;

ThisClass TC2(10);
// 链式编程
TC2.ThisAddAge(TC1).ThisAddAge(TC1);
cout << "TC2.age = " << TC2.age << endl;
}

int main()
{
tc();

return 0;
}

image-20221221100620804

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//空指针访问成员函数
class Person08
{
public:

void ShowClassName() {
cout << "我是Person类!" << endl;
}

void ShowPerson() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << mAge << endl;
}

public:
int mAge;
};

void test01()
{
Person08* p = NULL;
p->ShowClassName(); //空指针,可以调用成员函数
p->ShowPerson(); //但是如果成员函数中用到了this指针,就不可以了
}

int main() {

test01();

return 0;
}

image-20221221101555097

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
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
void ShowPerson() const {
//const Type* const pointer;
//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的

//const修饰成员函数,表示指针指向的内存空间的数据不能修改,除了mutable修饰的变量
this->m_B = 100;
}

void MyFunc() const {
//mA = 10000;
}

public:
int m_A;
mutable int m_B; //可修改 可变的
};

//const修饰对象 常对象
void test01() {

const Person person; //常量对象
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

//常对象访问成员函数
person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

友元

在程序里,有些私有属性 也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问,就需要用到 友元 的技术

友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员

友元的关键字为 ==friend==

友元的三种实现

  • 全局函数做友元
  • 类做友元
  • 成员函数做友元

全局函数做友元

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class House
{
// 创建友元
friend void Friend(House* house);
public:
House()
{
this->livingRoom = "客厅";
this->bedRoom = "卧室";
}

// 定义成员属性
public:
string livingRoom;
private:
string bedRoom;
};

void Friend(House* house)
{
cout << "访问:" << house->livingRoom << endl;
// 友元创建后,即可访问私有属性
cout << "访问:" << house->bedRoom << endl;
}

int main()
{
// 创建类
House house1;
Friend(&house1);

return 0;
}

image-20230105093148644

类做友元

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Old
{
// 创建类友元
friend class Young;
public:
Old();
public:
string name;
private:
int age;
};
// 在全局环境中定义构造函数
Old::Old()
{
this->name = "zhangsan";
this->age = 12;
}

class Young
{
public:
Young();
void answer();
private:
Old* old;
};
// 在全局环境中定义构造函数
Young::Young()
{
old = new Old;
}
// 在全局环境定义类函数
void Young::answer()
{
cout << "访问:" << old->name << endl;
// 在 Old 中创建了 Young 的友元,这样即可访问 Old 类中的私有属性
cout << "访问:" << old->age << endl;
}

int main()
{
// 创建 Young 类
Young y1;
y1.answer();

return 0;
}

image-20230105095241517

成员函数做友元

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Old;
class Young
{
public:
Young();
void answer();
void answer2();
private:
Old* old;
};

class Old
{
// 创建类友元
friend void Young::answer();
public:
Old();
public:
string name;
private:
int age;
};
// 在全局环境中定义构造函数
Old::Old()
{
this->name = "zhangsan";
this->age = 12;
}

// 在全局环境中定义构造函数
Young::Young()
{
old = new Old;
}
// 在全局环境定义类函数
void Young::answer()
{
cout << "访问:" << old->name << endl;
// 在 Old 中创建了 Young 的友元,这样即可访问 Old 类中的私有属性
cout << "访问:" << old->age << endl;
}
void Young::answer2()
{
cout << "访问:" << old->name << endl;
// 报错
//cout << "访问:" << old->age << endl;
}


int main()
{
// 创建 Young 类
Young y1;
y1.answer();

return 0;
}

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

关键词:operator运算符

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

通过成员函数进行运算符的重载:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 方法一:通过成员变量进行运算符重载
class AddClass
{
public:
AddClass() {};
// 定义构造函数
AddClass(int a, int b)
{
this->a = a;
this->b = b;
}
// 定义运算符重载
AddClass operator+(const AddClass& p)
{
// 创建一个类
AddClass temp;
temp.a = this->a + p.a;
temp.b = this->b + p.b;
return temp;
}

public:
int a;
int b;
};

int main()
{
AddClass a1(10, 20);
AddClass a2(10, 20);

AddClass a3 = a1 + a2;

cout << "a: " << a3.a << endl;
cout << "b: " << a3.b << endl;

return 0;
}

image-20230105150655008

通过全局函数进行运算符的重载:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class AddClass
{
public:
AddClass() {};
// 定义构造函数
AddClass(int a, int b)
{
this->a = a;
this->b = b;
}

public:
int a;
int b;
};

// 方法二:通过全局函数进行运算符的重载
AddClass operator+(AddClass& p1, AddClass& p2)
{
AddClass temp;
temp.a = p1.a + p2.a;
temp.b = p1.b + p2.b;
return temp;
}

int main()
{
AddClass a1(10, 20);
AddClass a2(10, 20);

AddClass a3 = a1 + a2;

cout << "a: " << a3.a << endl;
cout << "b: " << a3.b << endl;

return 0;
}

image-20230105152056025

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

左移运算符重载

作用:可以输出自定义数据类型

通过全局函数进行左移重载:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 重载左移运算符
class LeftClass
{
// 通过友元进行访问
friend ostream& operator<<(ostream& cout, LeftClass& l);
public:
LeftClass(int a, int b)
{
this->a = a;
this->b = b;
}
//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
//void operator<<(LeftClass& l){
//}
private:
int a;
int b;
};

// 方法一:通过全局函数进行左移运算符重载
ostream& operator<<(ostream& cout, LeftClass& l)
{
cout << "a: " << l.a << endl;
cout << "b: " << l.b;

return cout;
}

int main()
{
LeftClass l1(10, 20);

cout << l1 << endl;

return 0;
}

image-20230105161140770

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

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 重载递增运算符
class AddClass
{
// 友元
friend ostream& operator<<(ostream& cout, AddClass addThis);

public:
AddClass(int a)
{
num = a;
}
// 重载前置++运算符
// 返回引用是因为这样就会对一个数据进行递增
AddClass& operator++()
{
num++;
return *this;
}
// 重载后置++运算符,通过占位符区别前置++
AddClass operator++(int)
{
// 1. 记录结果
AddClass temp = *this;
// 2. 递增
num++;
// 3. 返回
return temp;
}
private:
int num;
};

// 需要左移运算符重载方法
ostream& operator<<(ostream& cout, AddClass addThis)
{
cout << addThis.num;
return cout;
}

int main()
{
// 前置++ 重载测试
AddClass add01(10);
cout << ++(++add01) << endl;
cout << add01 << endl;

// 后置++ 重载测试
cout << add01++ << endl;
cout << add01 << endl;

return 0;
}

总结: 前置递增返回引用,后置递增返回值

递减运算符重载

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class MinusClass
{
// 设置友元
friend ostream& operator<<(ostream& cout, MinusClass minusNum);
public:
MinusClass()
{
num = 12;
}
// 重载前置-- 运算符
MinusClass& operator--()
{
num--;
return *this;
}
// 重载后置-- 运算符
MinusClass operator--(int)
{
MinusClass temp = *this;
num--;
return temp;
}
private:
int num;
};

// 重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MinusClass minusNum)
{
cout << minusNum.num;

return cout;
}

int main()
{
MinusClass minus01;
cout << minus01 << endl;
cout << --minus01 << endl;
cout << --(--minus01) << endl;

cout << minus01-- << endl;
cout << minus01 << endl;

return 0;
}

赋值运算符重载

c++编译器至少给一个类添加4个函数

  1. 默认构造函数(无参,函数体为空)
  2. 默认析构函数(无参,函数体为空)
  3. 默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
  4. 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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class EqualClass
{
public:
// 定义构造函数
EqualClass(int age)
{
// 在堆区内开辟年龄变量
Age = new int(age);
}

// 重构赋值运算符
EqualClass& operator=(EqualClass& EQC)
{
// 首先清除对象
if (Age != NULL)
{
delete Age;
Age = NULL;
}
// 进行深拷贝
Age = new int(*EQC.Age);

return *this;
}

// 析构函数清除对象
~EqualClass()
{
if (Age != NULL)
{
delete Age;
Age = NULL;
}
}

// 定义年龄指针
int* Age;
};

int main()
{
EqualClass EQ01(18);
EqualClass EQ02(20);
EqualClass EQ03(24);

// 赋值操作测试
EQ01 = EQ02;
EQ02 = EQ03;

cout << "EQ01 = " << *EQ01.Age << endl;
cout << "EQ02 = " << *EQ02.Age << endl;
cout << "EQ03 = " << *EQ03.Age << endl;

return 0;
}

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class CompareClass
{
public:
// 定义构造函数
CompareClass(string name, int age)
{
m_Name = name;
m_Age = age;
}

// 重载 == 运算符
bool operator==(CompareClass& CC)
{
if (this->m_Age == CC.m_Age && this->m_Name == CC.m_Name)
{
return true;
}
return false;
}
// 重载 != 运算符
bool operator!=(CompareClass& CC)
{
if (this->m_Age == CC.m_Age && this->m_Name == CC.m_Name)
{
return false;
}
return true;
}

// 定义数据
string m_Name;
int m_Age;

};

int main()
{
// 定义对象
CompareClass CC01("Tom", 12);
CompareClass CC02("Tom1", 12);

if (CC01 == CC02)
{
cout << "CC01 等于 CC02" << endl;
}
else
{
cout << "CC01 不等于 CC02" << endl;
}

if (CC01 != CC02)
{
cout << "CC01 不等于 CC02" << endl;
}
else
{
cout << "CC01 等于 CC02" << endl;
}

return 0;
}

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 重载函数输出
class FnPrintClass
{
public:
void operator()(string text)
{
cout << text << endl;
}
};
// 重载相加函数
class FnAddClass
{
public:
int operator()(int a, int b)
{
return a + b;
}
};

int main()
{
// 创建函数输出重载类
FnPrintClass FPC01;
FPC01("测试重载字符串输出函数");

// 创建函数相加重载类
FnAddClass FAC01;
int result = FAC01(10, 20);
cout << "a + b = " << result << endl;
// 匿名调用
cout << "a + b = " << FnAddClass()(100,200) << endl;


return 0;
}

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:

1544861202252

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

继承的基本语法

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

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

普通实现:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
//Java页面
class Java
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};

void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;

//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;

//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

冗余代码过多不利于后续的维护

继承实现:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 公共类
class Language
{
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;
}
};

// 继承公共类
class Java : public Language
{
public:
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
class Python : public Language
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};

class CPP : public Language
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};


int main()
{
// 创建 Java 类
Java ja;
ja.header();
ja.content();
ja.left();
ja.footer();
cout << "--------------------" << endl;

Python py;
py.header();
py.content();
py.left();
py.footer();
cout << "--------------------" << endl;

CPP cpp;
cpp.header();
cpp.content();
cpp.left();
cpp.footer();
cout << "--------------------" << endl;

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。

继承的方式

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

image-20230118144450942

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 公共类
class Base
{
public:
int a;
protected:
int b;
private:
int c;
};

// 继承类
class BaseSon1 : public Base
{
public:
void func()
{
a;
b;
// c; // 私有属性,无法访问
}
};

class BaseSon2 : protected Base
{
public:
void func()
{
a;
b;
// c; // 私有属性,无法访问
}
};

class BaseSon3 : private Base
{
public:
void func()
{
a;
b;
// c; // 私有属性,无法访问
}
};

int main()
{
// 公共继承
BaseSon1 bs1;
bs1.a;

// 保护继承
BaseSon2 bs2;
// bs2.a; // 保护类,无法外部输出

// 私有继承
BaseSon2 bs2;
// bs2.a; // 私有类,无法外部输出
// 同理的子类再继承 BaseSon2 也是无法进行输出,因为私有化了

return 0;
}

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?

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 公共类
class Base
{
public:
int a;
protected:
int b;
private:
int c;
};

// 继承类
class BaseSon1 : public Base
{
public:
void func()
{
a;
b;
// c; // 私有属性,无法访问
}
};

int main()
{
// 公共继承
BaseSon1 bs1;
cout << "Size BaseSon1 = " << sizeof(BaseSon1) << endl;

return 0;
}

利用工具查看:

1545881904150

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

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

继承中的析构顺序

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
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()
{
//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
Son s;
}

int main() {

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
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()
{
Son s;

cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;

s.func();
s.Base::func();
s.Base::func(10);

}
int main() {

test01();

system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}

总结:

  1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
  2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  3. 当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中同名成员函数,加作用域可以访问到父类中同名函数

继承同名静态成员处理方式

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
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;

class Son : public Base {
public:
static void func()
{
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};

int Son::m_A = 200;

//同名成员属性
void test01()
{
//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;

//通过类名访问
cout << "通过类名访问: " << endl;
cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}

//同名成员函数
void test02()
{
//通过对象访问
cout << "通过对象访问: " << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();

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,需要加作作用域访问
Son::Base::func(100);
}
int main() {

//test01();
test02();

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 通过类名)

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++实际开发中不建议用多继承

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
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mA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
{
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;
cout << s.Base1::m_A << endl;
cout << s.Base2::m_A << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

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:

IMG_256

菱形继承问题:

  1. 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。
    
  2. 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。
    
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
class Animal
{
public:
int m_Age;
};

//继承前加virtual关键字后,变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};

void test01()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;

cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}


int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

多态

多态是C++面向对象三大特性之一

基本概念

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

class AnimalClass
{
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()
{
cout << "动物说话!" << endl;
}
};

class CatClass : public AnimalClass
{
public:
void speak()
{
cout << "猫猫在说话!" << endl;
}
};
class DogClass : public AnimalClass
{
public:
void speak()
{
cout << "修狗在说话!" << endl;
}
};

// 传入对象并调用对应的类
// 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
void doSpeak(AnimalClass& animal)
{
animal.speak();
}

// 多态满足条件:
// 1、有继承关系
// 2、子类重写父类中的虚函数
// 多态使用:
// 父类指针或引用指向子类对象
int main()
{
// 定义猫猫类
CatClass cat01;
doSpeak(cat01);

DogClass dog02;
doSpeak(dog02);

return 0;
}

image-20230202102931998

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

案例 - 计算器

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class AbstractCal
{
public:
virtual int getResult()
{
return 0;
}

int num1;
int num2;
};

// 实现功能类
// 1.加法计算器
class AddCal : public AbstractCal
{
public:
int getResult()
{
return num1 + num2;
}
};
// 2.减法计算器
class SubCal : public AbstractCal
{
public:
int getResult()
{
return num1 - num2;
}
};
// 3.除法计算器
class DivCal : public AbstractCal
{
public:
int getResult()
{
return num1 / num2;
}
};
// 4.乘法计算器
class MulCal : public AbstractCal
{
public:
int getResult()
{
return num1 * num2;
}
};


int main()
{
// 创建加法计算器对象
AbstractCal* abc = new AddCal;
abc->num1 = 10;
abc->num2 = 20;
cout << abc->num1 << " + " << abc->num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
// 清除对象
delete abc;

// 创建减法
abc = new SubCal;
abc->num1 = 10;
abc->num2 = 20;
cout << abc->num1 << " - " << abc->num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;

// 创建乘法
abc = new MulCal;
abc->num1 = 10;
abc->num2 = 20;
cout << abc->num1 << " × " << abc->num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;

// 创建除法
abc = new DivCal;
abc->num1 = 10;
abc->num2 = 20;
cout << abc->num1 << " / " << abc->num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;

return 0;
}

总结:C++开发提倡利用多态设计程序架构,因为多态优点很多

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义纯虚函数
class Base
{
public:
// 纯虚函数
// 类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
// 抽象类无法实例化对象
// 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;
// 并且定义完成后继承该类的子类必须进行声明
};

class ExtBase : public Base
{
public:
virtual void func()
{
cout << "func调用" << endl;
};
};

int main()
{
Base* base = NULL;
base = new ExtBase;
base->func();
delete base;

return 0;
}

image-20230202144830919

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:

1
virtual ~类名(){}

纯虚析构语法:

1
virtual ~类名() = 0;

类名::~类名(){}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
class Animal {
public:

Animal()
{
cout << "Animal 构造函数调用!" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;

//析构函数加上virtual关键字,变成虚析构函数
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal虚析构函数调用!" << endl;
//}


virtual ~Animal() = 0;
};

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
delete animal;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据,程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件 ==< fstream >==

文件类型分为两种:

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

操作文件的三大类:

  1. ofstream:写操作
  2. ifstream: 读操作
  3. fstream : 读写操作

文本文件

写入文件

写文件步骤如下:

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ofstream ofs;

  3. 打开文件

    ofs.open(“文件路径”,打开方式);

  4. 写数据

    ofs << “写入的数据”;

  5. 关闭文件

    ofs.close();

文件打开方式:

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

注意: 文件打开方式可以配合使用,利用|操作符

例如:用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace std;

int main()
{
// 1. 创建流对象
ofstream ofs;
// 2. 打开文件
ofs.open("test.txt", ios::out);

// 写入信息
ofs << "姓名:ZC" << endl;
ofs << "性别:Female" << endl;
ofs << "Age:22" << endl;

// 4. 关闭文件
ofs.close();
}

image-20230202151309543

总结:

  • 文件操作必须包含头文件 fstream
  • 读文件可以利用 ofstream ,或者fstream类
  • 打开文件时候需要指定操作文件的路径,以及打开方式
  • 利用<<可以向文件中写数据
  • 操作完毕,要关闭文件

读取文件

读文件与写文件步骤相似,但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下:

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ifstream ifs;

  3. 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);

  4. 读数据

    四种方式读取

  5. 关闭文件

    ifs.close();

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;

int main_open_file()
{
// 1. 创建流对象
ofstream ofs;
// 2. 打开文件
ofs.open("test.txt", ios::out);

// 写入信息
ofs << "姓名:ZC" << endl;
ofs << "性别:Female" << endl;
ofs << "Age:22" << endl;

// 4. 关闭文件
ofs.close();

return 0;
}

int main()
{
// 1. 创建浏
ifstream ifs;
// 2. 打开文件
ifs.open("test.txt", ios::in);
// 3. 判断
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败!" << endl;
return 0;
}
// 4.1 查看方式一
/*char buf[1024] = { 0 };
while (ifs >> buf)
{
cout << buf << endl;
}*/

// 4.2 查看方式二
/*char buf[1024] = { 0 };
while (ifs.getline(buf, sizeof(buf)))
{
cout << buf << endl;
}*/

// 4.3 查看方式三
/*string buf;
while (getline(ifs, buf))
{
cout << buf << endl;
}*/

// 4.4 查看方式四
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF)
{
cout << c;
}

// 5. 关闭
ifs.close();

return 0;
}

image-20230202152203567

总结:

  • 读文件可以利用 ifstream ,或者fstream类
  • 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
  • close 关闭文件

二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开方式要指定为 ==ios::binary==

写入文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write

函数原型 :ostream& write(const char * buffer,int len);

参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};

//二进制文件 写文件
void test01()
{
//1、包含头文件

//2、创建输出流对象
ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);

//3、打开文件
//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

Person p = {"张三" , 18};

//4、写文件
ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));

//5、关闭文件
ofs.close();
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 文件输出流对象 可以通过write函数,以二进制方式写数据

读取文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read

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

参数解释:字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};

void test01()
{
ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
}

Person p;
ifs.read((char *)&p, sizeof(p));

cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄: " << p.m_Age << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

文件输入流对象 可以通过read函数,以二进制方式读数据


00-2.C++ 核心编程
http://example.com/2023/09/01/02.C++ 基础部分/00-2.C++ 核心编程/
Author
Yakumo
Posted on
September 1, 2023
Licensed under