C++学习笔记（进阶篇）

本阶段为博主对C++面对对象编程的详细讲解笔记（参考 B站黑马程序员|C++教程），若有不足之处，请谅解

1 内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域
·代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理
·全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
·栈区：由编辑器自动分配释放，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，程序结束是由操作系统回收
内存四区意义：
不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给我们更大的灵活编程

1.1 程序运行前

在程序编译后，生成exe可执行程序，未执行改程序前分为两个区域
代码区：
存放CPU执行的机器指令
代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可
代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区：
全局变量和静态变量存放在此
全局区还包括了常量区，字符串常量和其他常量也存放在此
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

#include <iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//const修饰全局变量,全局常量
const int c_g_a = 10;

int main()
{
   
	//全局区
	//全局变量、静态变量、常量

	//创建普通局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;

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

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

	//静态变量  在普通变量前面加static，属于静态变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;
	cout << "静态变量s_a的地址为：" << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b的地址为：" << (int)&s_b << endl;

	//常量
	//字符串常量
	cout << "字符串常量的地址为：" << (int)&"hello world" << endl;
	//const修饰变量
	//const修饰全局变量、const修饰的局部变量、
	cout << "全局常量c_g_a的地址为：" << (int)&c_g_a << endl;

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


	return 0;
}

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

#include <iostream>
using namespace std;

int* func()
{
   
    //利用new关键字  可以将数据开辟到堆区
    int* p = new int(10);
    return p;
}

int main()
{
   
    //在堆区开辟数据
    int* p = func();

    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    return 0;
}

总结：
堆区数据由程序员开辟释放
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 数据内型
利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型指针

#include <iostream>
using namespace std;

//1、new的基本语法
int* func()
{
   
	//在堆区创建整形数据
	//new返回是该数据类型的指针
	int* p = new int(10);
	return p;
}

void test01()
{
   
	int* p = func();
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
	//堆区的数据由程序员管理开辟和释放
	//利用关键字delete释放堆区数据
	delete p;
	//cout << *p << endl; 内存已经被释放，再次访问就是非法操作，会报错
}

//2、在堆区开辟数组
void test02()
{
   
	//创建10整形数据的数组在堆区
	int *arr = new int[10];//10代表数组有10个元素
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
   
		arr[i] = i + 100;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
   
		cout << arr[i] << endl;
	}
	//释放堆区数组
	//释放数组要加[]才可以
	delete[] arr;
}

int main()
{
   
	test01();
	test02();

	return 0;
}

2 引用

2.1 引用的基本使用

作用：给变量起别名
语法：数据类型 &别名 = 原名

#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;
	system("pause");
	return 0;
}

2.2 引用注意事项

·引用必须初始化
·引用在初始化后，不可以改变

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
   
    int a = 10;
    //int &b;   错误，必须要初始化
    int& b = a;
    int c = 20;
    b = c;//赋值操作，而不是更改引用
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

2.3 引用做函数参数

作用：函数做参时，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

#include <iostream>
using namespace std;

//交换函数
//1、值传递
void mySwap01(int a, int b)
{
   
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
//2、地址传递
void mySwap02(int* a, int* b)
{
   
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
//3、引用传递
void mySwap03(int& a, int& b)
{
   
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main()
{
   
    int a = 10;
    int b = 20;
    //mySwap01(a, b);  //值传递形参不会修饰实参
    //mySwap02(&a, &b);  //地址传递，形参修饰实参
    mySwap03(a, b);  //引用传递，形参修饰实参
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;


    system("pause");
    return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同地址传递是一样的，引用的语法更清楚简单

2.4 引用做函数返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值

#include <iostream>
using namespace std;

//1、不要做局部变量的引用
int& test01()
{
   
    int a = 10;//局部变量，存放在四区中的栈区
    return a;
}

//2、函数的调用可以作为左值
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;


    system("pause");
    return 0;
}

2.5 引用的本质

本质：引用的本质在C++内部实现是一个指针常量

#include <iostream>
using namespace std;

//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref)
{
   
    ref = 100;//ref是引用，转换为*ref = 100
}

int main()
{
   
    int a = 10;
    //自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
    int& ref = a;
    ref = 20;//内部发现ref是引用，自动帮我们转换为：*ref = 20;
    cout << "a:" << a << endl;
    cout << "ref:" << ref << endl;
    func(a);

    return 0;
}

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

2.6 常量引用

作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参

#include <iostream>
using namespace std;

void showValue(const int& val)
{
   
    //val = 1000;
    cout << "val = " << val << endl;
}

int main()
{
   
    //int a = 10;
    //int& ref = 10; //引用必须引一块合法的内存空间
    //加上const之后，编译器将代码修改 int temp = 10;  const int& ref = temp;
    //const int& ref = 10;
    //ref = 20; //加上const之后变为只读，不可以修改
    int a = 100;
    showValue(a);
    cout << "a = " << a << endl;
    
    system("pause");
    return 0;
}

3 函数提高

3.1 函数默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的
语法：返回值类型 函数名（参数 = 默认值）{}

#include <iostream>
using namespace std;

//如果我们传入了数据，就用传入的数据，如果没有，那么用默认值
int func(int a, int b = 20, int c = 30)
{
   
    return a + b + c;
}
/*注意事项：
* 1、如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置往后都必须有默认值
* 2、如果函数声明有默认参数，函数实现就不能有默认参数（声明和实现只能一个有默认参数）
*/

int main()
{
   
    cout << func(10) << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

3.2 函数占位参数

C++中函数的形参列表可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法：返回值类型 函数名（数据类型）{}
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

#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

    system("pause");
    return 0;
}

3.3函数重载

3.3.1 函数重载概述

作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足条件：
·同一个作用域下
·函数名称相同
·函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同
注意：函数的返回值不可以作为函数重载的条件

#include <iostream>
using namespace std;

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

int