该博客主要围绕C++展开，涵盖基础项目构建，如文件类型、编译与链接、库的使用；介绍数据类型、函数、流程控制等语法知识；还阐述指针/引用、面向对象编程概念，包括类、对象、方法等；此外，讲解关键字、可见性、运算符重载等内容。
C++ Based
优快云不定时更新
所有内容均上传到Gitee，开放下载
仓库地址：https://gitee.com/blackhker/note.git
一、基础项目构建
1.1 文件类型
1.1.1 .h
头文件，一般定义函数的返回值、函数名、参数类型以及参数个数。
可以定义函数体，但会使链接过程变得复杂。
头文件通过提供声明，告诉我们哪些函数是可用的。
实例
Log.h(定义函数体)
void log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
Log.h(仅定义函数结构)
void log(const char* message);
如果定义了函数体却没有做特殊处理，那么在多个文件引入该头文件时，会造成函数重定义；
原因是#include的实现原理：编译阶段预处理器打开这个文件，然后阅读文件并将文件内容粘贴到你的文件中。
例如：
Log.cpp
#include <iostream>
#include "Log.h"
void initLog()
{
log("initialized Log");
}
Main.cpp
#include <iostream>
#include "Log.h"
int main()
{
log("Start");
std::cin.get();
}
实际效果：
Log.cpp
#include <iostream>
/* Log.h的内容直接复制粘站 */
void log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
void initLog()
{
log("initialized Log");
}
Main.cpp
#include <iostream>
/* Log.h的内容直接复制粘站 */
void log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
int main()
{
log("Start");
std::cin.get();
}
重复定义了Log函数，报错。解决方案有几种：
Log.h
#pragma once
/*
将函数修改成static，修改后log函数只能是内部函数；
static关键字在头文件中的作用与在源文件中的作用是不同的
头文件中，将函数定义为static只是将其链接属性设置为内部链接，以避免在不同的源文件中出现重复定义的错误。
函数一样会被粘贴过来，但是函数是static修饰的，静态的只在当前源文件可见，就不会跟其他源文件的函数冲突。
*/
static void log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
/* inline，获取实际的函数体，并将函数调用替换为函数体 */
inline void log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
/* main函数会变成这样 */
int main()
{
/*
log("Start");
std::cin.get();
*/
std::cout << "Start" << std::endl;
std::cin.get();
}
#pragma once
首先，所有#开头的，都是预处理指令；
它本质上是一个被发送到编译器或预处理器的指令，作用是只包括这个文件一次：
监督这个头文件，防止被重复包含，放到一个翻译单元(.cpp)中。
<>和""的区别
解决方案资源管理器为项目目录
本质上没有区别，作用是告诉编译器不同的(优先)搜寻路径：
""表示相对路径，在当前项目目录中寻找指定的头文件，找不到就去编译器的include路径寻找(三方库路径)。
<>表示优先去编译器寻找，没有找到再去解决方案资源管理器寻找头文件。
习惯上只要在项目的解决方案里面(可以理解为自己的头文件)，就用"";
如果它是完全的外部依赖(不在解决方案资源管理器的)则使用<>表示，表示他们实际是外部引入的。
例如当前文件A.cpp在A:/Study/std/A.cpp下，头文件如果也在std目录，直接引入：
#include “A.h”，如果在上一级：#include “…/A.h”，以此类推。
总结
头文件中建议定义函数的结构，而不定义函数的内容，防止函数的重定义。
C++的系统函数没有后缀名，为了区分C的系统函数：
/* C标准库 */
#include <stdio.h>
/* C++标准库 */
#include <iostream>
1.1.2 .c
源代码编写的文件，包括函数、变量等
1.2 编译与链接
1.2.1 编译
参考编译原理(书) TODO
编译是针对一个源文件(.cpp)的，有多少个源文件就需要编译多少次，生成对应个数的目标文件**(.obj)**
功能
以下是二进制表示输出到控制台"VIP会员"的命令
指令(输出) V I P 会 员
10110000 10101011 00110001 00011100 00110011 00111110 01010011 11110000
二进制效率过于低下，所以有了编程语言来简化这个步骤，不需要编写二进制指令了；
但是CPU只执行二进制指令，那么就有了一个工具：编译器(Compiler)，将代码转换成二进制的格式。
编译器能够识别代码中的关键字和特定的语法，按照代码的思路转换成二进制代码，这个过程就是编译(Compile)
C语言的编译器由很多种，取决于平台：
| 平台 | 编译器 | 编译生成格式 |
|---|---|---|
| Windows | Visual C++ | .obj |
| Linux | GCC | .o |
| Unix(Mac) | LLVM/Clang |
C++编译后生成一个**目标文件(.obj)**文件，这个文件是二进制格式，跟可执行文件.exe是一样的；
不直接生成可执行文件的原因
- 模块化编译：将程序分为多个编译单元（源文件）可以提高代码的可维护性和编译的效率。每个编译单元可以独立地进行编译，生成对应的目标文件。这种模块化的编译方式使得只有在需要时才需要重新编译修改的部分，而不必重新编译整个程序。这对于大型项目来说特别重要。
- 链接过程：生成目标文件是为了后续的链接过程。链接器将多个目标文件（以及必要的库文件）合并在一起，解决符号引用、进行地址重定位等操作，生成最终的可执行文件。链接过程需要将目标文件与系统组件（如标准库和动态链接库）结合起来，以创建一个完整的可执行文件。
- 可移植性：生成目标文件可以使得代码在不同的平台上进行链接和执行。目标文件是与特定平台无关的中间格式，可以在不同的操作系统和硬件上进行链接，以生成适用于该平台的可执行文件。
编译只是将代码变成CPU可直接执行的二进制形式，它还需要和系统组件(标准库、动态链接库)结合起来，这些组件是必须的。组件可以理解为系统API或自己写的函数，函数在不同的.cpp文件中相互引用，就需要链接(Link)
运行原理
- 预处理
编译器执行时，首先会对代码进行预处理，也就是说所有的预处理语句优先执行。列如#include；
它指定了想要包含的文件，然后预处理器打开这个文件，然后阅读文件并将文件内容粘贴到你的文件中。
实例
BHK.h
}
Main.cpp
int main()
{
int a = 10;
int b = 88;
int result = a * b;
return result;
/* 主函数少了一个括号，一样可以正常运行，引入的BHK.h代替了括号 */
#include "BHK.h"
- 生成目标文件
预处理之后剩余的代码会进行记号化和解析，把代码整理成编译器能够理解和推理的格式；或者说将代码转换成常量数据和各种指令。最后变成一个抽象语法树，它是代码整个执行流程的一种表示。最后根据这个抽象语法树生成二进制代码，机器码。
.cpp文件我们称为翻译单元，每个翻译单元生成一个目标文件(.obj)。
1.2.2 链接(Link)
静态链接和动态链接是指在链接阶段将库文件与可执行文件进行链接的方式不同。
静态链接是将库文件的代码和数据完全嵌入到可执行文件中，静态链接库会被编译或链接到可执行文件中。
动态链接是在运行时加载外部的库文件。动态链接库是单独的文件。文件头同时支持静态/动态链接
链接在运行或build时才发生，编译不会链接。
链接其实是一个"打包"的过程，将所有目标文件整合成一个可执行文件，这个工作交给链接器(Linker)。
链接器的工作是找到符号和函数的位置，连接函数，将多个源文件中的函数调用整合起来。
在build整个项目时，所有文件都会被编译。链接器会找到正确的函数的定义位置，并将函数定义(函数体)导入到声明该函数的文件中，供其他文件使用。如果找不到函数定义，就报链接错误，“无法解析的外部符号”。
静态链接
library(.lib)静态库
编译时(运行前)链接。
静态链接意味着这个将静态库的代码和数据复制到可执行文件中(.exe)，或者其他操作系统的可执行文件。
lib包含dll所有的函数、符号的位置，在编译时链接复制给了可执行文件后，就可以不依赖dll动态库使用；
静态链接在技术上更快，因为编译器/链接器会执行链接时优化。
实例
基于GLFW静态链接
指定静态链接
-
右键项目 → 属性 → C/C++ → 常规，配置改为所有配置，平台改为下载的库的位数，这里是32位：
-
配置附加的包含目录(三方库目录)，目录是静态库1导入的
include文件夹：
这里使用路径的时候不要直接使用
盘符://Development/Visual...这种，因为其他人拉代码后每个人的路径不一致，所以使用宏实现：注意宏后面没有目录斜杠
$(SolutionDir)Dependencies\GLFW\include可以看到宏对应的是项目的根目录(解决方案资源管理器目录)：
最终效果：
-
测试。在项目中导入该三方库(包)，编译(Ctrl + F7)，生成(右键解决方案第一个)。
#include <iostream> #include <GLFW/glfw3.h> int main() { /* 编译正常但是生成失败(找不到/无法解析的外部符号) */ int a = glfwInit(); std::cin.get(); }注意
报错检查运行的平台和下载的三方库的位数是否对应，如图需要改成
x86(32位)
-
配置链接
编译后生成失败，原因是只指定了头文件，但是没有链接对应函数的定义文件(函数体)，配置链接：
首先检查配置/平台，右键项目 → 属性 → 链接器 → 输入 → 附加依赖项
因为没有给全路径，需要配置该库的所在目录供链接器去该目录(三方/附加库)寻找：
通过宏将该lib库添加到附加库目录：
$(SolutionDir)Dependencies\GLFW\lib-vc2022
这样就指定了库目录以及相对于该库目录的库文件名称，测试运行，成功(输出1)：
如果不导库，可以有另一种写法：引入C语言库的处理2：
#include <iostream> /* 声明引入一个C语言的库 */ extern "C" int glfwInit(); int main() { int a = glfwInit(); std::cout << a << std::endl; std::cin.get(); }
动态链接 TODO
TODOp50动态库视频末尾的问题
Dynamic link library(.dll) 动态库
运行时链接，是指在程序运行时动态加载和链接动态链接库。
运行时需要把它放置在可执行文件(exe)的相同目录或指定的位置，以便可执行文件能够加载它。
这种方式称为动态加载/运行时链接：因为这种依赖性，需要exe和dll文件在一起。
在运行时，可以通过函数名访问dll内部的函数，无需lib文件。
实例
基于GLFW动态链接
跟静态链接一样，同样需要配置附加包含目录&链接器附加依赖项。参考上面的静态链接配置方式。
- 第四步配置链接器需要更改(之前的写法是写死)：
改成这个(注意分号)：
右键项目生成：可执行文件在目录Debug下
-
将dll动态库放到exe应用程序同一文件夹下
可以设置库搜索位置，但是，可执行文件(生成的文件)的根目录下，也就是包含程序的目录是默认的自动搜索路径，所以把dll动态库放在和可执行文件相同的目录是最好的。
生成成功，但是运行会失败，因为运行期间找不到动态库，所以手动将动态库复制过去：
运行成功：
启动可执行文件时，它会被加载到内存中，如果有动态链接库，意味着该可执行文件链接了该库：
该可执行文件(应用程序)运行时，加载了一个额外的文件到内存中。
1.3 库
头文件通过声明告诉我们哪些函数是可用的，库文件提供了定义(函数体)，这样就可以链接到这些函数，并在C++中调用函数时执行正确的代码。
1.3.1 静态库(lib)
GLFW
https://www.glfw.org/download.html
这里下载32位
目录结构一般包含两部分：includes、library。
其中，includes是一堆头文件，lib目录有那些预先构建的二进制文件。
lib通常有两个部分，有动态库和静态库(个别没有提供两个库，只提供一个)。
对于静态库和动态库有不同的链接方式，静态链接和动态链接。
打开对应项目的解决方案资源管理器文件夹，创建/dependencies/GLFW，将下载的文件添加进去。
添加三方库(GLFW)的include文件和对应VS版本的lib文件：
1.3.2 库的创建/使用
静态库
以下示例基于VisualStudio2022
-
新建一个项目，创建时不勾选源文件和解决方案放在同一目录下：
-
再创建一个项目(库)
最终效果：
确保创建完项目后文件目录结构是这样的：Game包含Game应用程序和Engine静态库两个子模块
-
配置Game为可执行文件、Engine为静态库(因为要静态链接)
Game：
Engine：
-
创建源目录(src)
首先点击显示所有文件，然后新建文件夹src
-
创建应用的Application.cpp文件
-
创建库的头文件、CPP文件
-
编写测试代码
这里会报错——Application.cpp配置引入头文件没有做，所以没有engine这个东西
Engine.h
#pragma once namespace engine { void PrintMessage(); }Engine.cpp
#include "Engine.h" #include <iostream> namespace engine { void PrintMessage(); }Application.cpp
# TODO int main() { engine::PrintMessage(); } -
配置附加包含目录(库引入目录)
TODO正常情况可以是
#include ../../Engine/src/Engine.h，但是如果移动文件夹/重命名项目名就会出现问题，所以没有在同一文件夹下的头文件，可以配置绝对路径。打开Game的属性 → C/C++ → 常规 → 附加的包含目录，通过宏配置相对路径
之后就可以配置相对于
Engine的头文件路径了：#include Engine.h -
配置自动化静态链接
这时右键Engine生成，即可生成静态库，可以找到对应路径：
这时可以配置静态链接3，但是手动配置过于麻烦，VS可以自动化这一过程：
右键项目 → 添加 → 引用，将库模块加入进去
-
测试
右键解决方案 → 清理解决方案 → 右键Game重新生成
动态库
前两步同上，第三步配置类型为动态库(dll)，配置了之后不会输出lib文件，那么需要在dll项目中，在声明和定义的函数前均加上`_declspec(dllexport)，即可同时生成dll与lib
二、数据类型
2.1 整型
2.1.1 short
短整型，占用2个字节
2.1.2 int
整型，占用二或四个字节，一般为四个字节，占用大小取决于编译器。一些嵌入式系统中的编译器可能将int为二个字节。
对于有符号的 int 类型，其取值范围为 -2147483648 到 2147483647。
对于无符号的 int 类型（也称为 unsigned int），它的取值范围从 0 到 4294967295。
取值范围分别是2^31 - 1
2.1.3 long
长整型，占用4或8个字节，在32位平台上占用4个字节，而在64位平台上占用8个字节，也就是说大小取决于编译器。
2.1.4 long long int
长长整型，占用8个字节，简写为long long
2.2 浮点数
2.2.1 float
单精度浮点数，占用4个字节
2.2.2 double
双精度浮点数，占用8个字节
2.3 字符/字符串
2.3.1 char
字符，8bit，在不同编码中占不同字节：ASCII占1字节，UTF-8占1-4字节(中文等非ASCII占3-4字节)
C++对待字符通过ASCII字符进行文本编码，一个字符就是一个字节
/* 单引号 */
char en = 'a'
2.3.2 char*/char[]
字符串，在C++中，底层使用字符数组保存字符串，字符串末尾使用\0作为结束标志。
/*
char*在C++11中被弃用，但是还是可以使用，编译器底层进行了优化
其实可以不使用const，不想去改变这些的值，所以使用const，VS中可能会报错必须使用const
项目-属性-C/C++-语言-符合模式调到否即不报错
*/
const char* str2 = "Blackhker";
/* 保存字符串时 双引号 长度为字符个数 + 1(7)多了一个\0 */
char str[] = "String";
/* 保存字符数组时 花括号 长度为字符个数(6) */
char arr[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};
注意：两种类型打印时的效果不同，因为数组保存字符串时自动拼接一个结束符
\0，而数组保存字符数组不会自动拼接结束符(空终止字符)\0，系统判断字符串是否结束是以\0为基准，所以会把数组arr的内存后面的数据也打印出来，直到遇到\0为止#include <iostream> int main() { char str[] = "String"; char arr[6] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' }; /* 空终止字符的两种表示 */ char arr2[7] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' , '\0' }; char arr3[7] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' , 0 }; /* 输出很多其他乱码，因为到空终止字符才结束 */ std::cout << arr << std::endl; str[2] = 'X'; return 0; }
2.3.3 BasicString
C++中使用字符串。建议使用std::string
C++标准库中有一个String类，底层是一个模板类BasicString，String则是该模板类的模板版本
它提供了很多操作字符串的API，以及新的字符串创建方式，还有一个WString(weight String)宽字符串
还有很多数据结构，也建议使用自己编写的String实现
std::string 字符串名 = "字符串";
实例
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
std::string name = "Blackhker";
std::cout << name << std::endl;
std::cin.get();
return 0;
}
注意
- 跟Java不同，字符串不能直接拼接
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
/* C++中的字符串是const char[],不可变，所以不可以直接拼接，大小在创建时就固定了 */
// std::string name = "Blackhker" + "bhkdos";
/* 可以追加 */
std::string name = "Blackhker";
name += "bhkdos";
/* 可以这么改写 */
std::string name2 = std::string("Blackhker") + "bhkdos";
/*
可以使用api拼接: #include <stdlib.h>
Blackhker后面的s是调用了来自stdlib.h中的方法，是一个操作符函数，返回标准字符串
*/
using namespace std::string_literals;
std::string name3 = "Blackhker"s + "bhkdos";
std::wstring name4 = L"Blackhker"s + L"bhkdos";
std::u32string name5 = U"Blackhker"s + U"bhkdos";
/* 打印多行字符串 */
const char* example = R"(Line1
Line2\n
Line3\n
Line4)";
// 也可以省略R
const char* example = "Line1"
"Line2\n"
"Line3\n";
std::cout << name << std::endl;
std::cin.get();
}
- 字符串作为参数传递给其他函数
传递的是副本，它不会影响到原始的字符串；
副本意味着动态的在堆上分配一个全新的char数组来存储字符串，非常影响性能。
跟对象的传递一样，只有传递指针才是将本体传递过去，否则函数执行都是对副本进行操作。
#include <iostream>
#include <string>
void printString(std::string str)
{
str += "h";
/* 打印Blackhkerh */
std::cout << str << std::endl;
}
int main()
{
std::string name = "Blackhker";
printString(name);
/* 打印Blackhker，字符串name并没有被修改 */
std::cout << name << std::endl;
std::cin.get();
}
某些情况我们需要调用方法去修改原始字符串、或者想要传递副本(只读)，但是不想影响性能；
那么就可以使用常量引用的方式传递字符串：
#include <iostream>
#include <string>
/**
* const表示承诺不会修改传递进来的字符串str
* &表示这是一个引用，它不会被复制成副本传递到该函数
* 也可以使用指针代替引用，但是C++建议使用引用
*/
void printString(const std::string& str)
{
std::cout << str << std::endl;
}
int main()
{
std::string name = "Blackhker";
printString(name);
std::cout << name << std::endl;
std::cin.get();
}
2.3.4 字符串字面量
字面量大小是字符数+1(空终止字符\0)，字面量永远保存在内存的只读区域(类似于Java的常量池)
"字面量值"
实例
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
"Blackhker";
std::cin.get();
}
字面量的操作问题
可以理解为用指针操作字面量，是直接操作字面量常量区，而常量区内存是只读的，会出问题；
用数组操作字面量，是开辟了一个新的栈空间，将字面量复制进去，后续操作都是操作的数组，没有问题。
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
/*
理论可行，实际上这样是不可以的，底层实现是：
字面量赋值给一个指针，通过操作指针更改字面量的值
而字面量保存在常量区，修改指针就是修改常量区的内容，这是禁止的。
*/
char* name = "Blackhker";
name[2] = 'x';
/*
在栈上创建一个字符串name2，把"Blackhker"从常量区复制到name2
这时修改name2的值就跟修改数组元素一样，这是可以的。
*/
char name2[] = "Blackhker";
name2[2] = 'x';
std::cout << name << std::endl;
std::cout << name2 << std::endl;
std::cin.get();
}
2.3.5 wchar_t
宽字符，两字节16bit，大小实际取决于操作系统位数和环境，所以建议使用char16_t/char32_t
const wchar_t* 宽字符名 = L"宽字符值";
实例
const wchar_t* name = L"Blackhker";
2.3.6 char16/32_t
正常的char是一个字节8bit，char16则是两字节16bit，char32则是四字节32bit的字符
const char16_t* 字符名 = u"字符值";
const char32_t* 字符名 = U"字符值";
2.3.7 C++基础特性实现字符串
#include <iostream>
#include <string>
class String
{
private:
/* 存储字符串的字符数组 */
char* m_Buffer;
/* 字符串长度 */
unsigned int m_Size;
public:
/**
* 构造函数
*/
String(const char* string)
{
/* 通过计算string大小计算出字符串长度*/
m_Size = strlen(string);
/* 创建一个字符数组(字符串缓冲区)，大小为m_Size，因为包含终止符所以+1，赋值给m_Buffer */
m_Buffer = new char[m_Size + 1];
/* 复制字符串内容到m_buffer，复制的字节数为m_Size */
memcpy(m_Buffer, string, m_Size);
/* 复制的字符串长度m_Size不包含终止符，手动添加一个 */
m_Buffer[m_Size] = 0;
}
/**
* 默认拷贝构造函数及复杂的写法(浅拷贝)
*/
/*
String(const String& other)
:m_Buffer(other.m_Buffer),m_Size(other.m_Size)
{
}
String(const String& other)
{
memcpy(this, &other, sizeof(String));
}
*/
/**
* 重写拷贝构造(深拷贝)
*/
String(const String& other)
:m_Size(other.m_Size)
{
std::cout << "Copyed String!" << std::endl;
/* 创建一个字符数组(字符串缓冲区)，大小为m_Size，因为包含终止符所以+1，赋值给m_Buffer */
m_Buffer = new char[m_Size + 1];
/* 复制字符串到m_buffer，复制的字节数+1，因为被拷贝的是字符串而非数组，已经包含终止符 */
memcpy(m_Buffer, other.m_Buffer, m_Size + 1);
}
/**
* 删除默认拷贝构造
*/
/* String(const String& other) = delete; */
/**
* 析构函数
*/
~String()
{
/* 因为m_Buffer是new创建出来的，所以我们需要在析构函数中手动释放内存 */
delete[] m_Buffer;
}
/**
* 重载操作符"[]"
* @params index 数组下标
*
* @return 该下标对应的字符
*/
char& operator[](unsigned int index)
{
return m_Buffer[index];
}
/* 友元，这样这个重载操作符的函数<<，就可以访问string.GetBuffer()了 */
friend std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const String& string);
};
/**
* 重载操作符<<(toString())
*/
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const String& string)
{
stream << string.m_Buffer;
return stream;
}
/**
* 字符串输出方法
* 不加const传进来的字符串可能被修改
* 不加引用&会复制一个副本传递给该方法，浪费了性能
* ※ 但在某些情况下复制可能更快
*
* @params string 要输出的字符串引用
*/
void PrintString(const String& string)
{
std::cout << string << std::endl;
}
int main()
{
/* 创建类对象name */
String name = "Zhao";
/*
复制name赋值给name2，但是有内存泄漏：
String类的成员变量m_Buffer是char*类型，而因为他们直接进行了复制，
浅拷贝直接复制的指针的值，两个对象的char*类型的值(m_Buffer)相等
这就导致对象name执行析构函数(delete[] m_Buffer)的时候，把对象name2的指针也释放掉了。
*/
String name2 = name;
/* 这里尝试修改name2的第二个字符，重载[]操作符 */
name2[1] = 'a';
/*
可以在此处打个断点，鼠标拖到name和name2上，检查是否是同一个地址
std::cout << name << std::endl;
std::cout << name2 << std::endl;
*/
PrintString(name);
PrintString(name2);
std::cin.get();
}
2.4 布尔
在内存中，布尔依然是需要分配一个字节的，虽然一个比特1/0即可以表示true/false，但是我们寻址的时候，是按字节寻址(8bit)，所以底层的处理是一个字节存储八个bool类型的值，这样充分使用空间。
2.4.1 bool
boolean，占用一个字节(实际为一个比特)，有两个值：true/false。
在C++中，非零即为真，一个布尔类型的变量，值为true的时候，打印输出1；反之，输出0。
2.5 数组
处理相同类型的多个元素，因为是连续的内存，数组被定义并初始化后，大小是固定的，不可修改。
2.5.1 定义
在栈上创建数组
数据类型 数组名[数组大小];
数据类型 数组名[] = {元素A, 元素B, 元素C...};
数据类型 数组名[数组大小] = {元素A, 元素B, 元素C...};
在堆上创建数组
因为栈数组的生命周期只有一个当前函数，出了当前函数就释放，所以需要堆数组
跨方法使用数组时，比如将一个数组作为返回值，且数组是这个函数创建的，就使用new在堆上创建数组。
/* 创建一个在堆上的数组 */
数据类型* 数组指针名 = new 数据类型[数组大小];
/* 从堆上删除(释放)该数组 */
delete[] 数组指针名;
官方的array创建数组
建议使用，比原始数组更安全
std::array<数据类型, 数组大小> 数组名;
实例
#include <iostream>
#include <array>
class Entity
{
public:
private:
};
int main()
{
/* 在栈上创建数组 */
int example[5];
int example2[] = { 1, 2, 3 };
int example3[5] = { 1, 2, 3 };
/* 在堆上创建数组 */
int* example4 = new int[5];
delete[] example4;
/* 对象数组 */
Entity* e = new Entity[5];
delete[] e;
/* C++11创建数组，注意引入array包 */
std::array<int, 5> example5;
/* array包数组初始化 */
for(int i = 0; i < example5.size(); i++)
{
example5[i] = 2;
}
std::cin.get();
}
2.5.2 访问
数组下标(索引)是从0开始，可以理解为偏移，一个数组是连续的一块内存，分割成好几份，第一份对于当前内存的偏移量是0，所以数组第一个元素的下标(索引)就是0，最后一个元素的下标就是数组大小 - 1。
如果访问数组不存在的下标，C++称为内存访问违规，也就是Java的下标越界异常
#include <iostream>
int main()
{
int example[5];
/* 给数组的第一个元素赋值 */
example[0] = 2;
example[4] = 4;
/* 数组元素给变量初始化 */
int a = example[0];
/* 输出元素的值 */
std::cout << example[0] << std::endl;
/* 输出数组所在的地址 */
std::cout << example << std::endl;
std::cin.get();
}
指针访问/操作
一个指针+int x的位置，取决于该指针的指针类型，类型大小 * x就是实际该指针要移动的字节数
#include <iostream>
int main()
{
int example[5];
int* ptr = example;
/* 给数组的第一个元素赋值 */
example[0] = 2222222;
example[4] = 4;
/* 初始化整个数组 */
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
example[i] = 2;
}
/*
移动指针的位置，向后移两位，本质上是移动8个字节
因为是int类型的指针，2(位) * 4(字节) = 8
*/
*(ptr + 2) = 6;
/* 输出元素的值(6) */
std::cout << example[2] << std::endl;
/* 输出数组所在的地址 */
std::cout << example << std::endl;
std::cin.get();
}
2.5.3 array
C++11里面定义了一个标准的数组：std::array，它是一个内置的数据结构
2.5.4 vector
C++标准库4模板(STL)中的数组，类似于Java的数据容器
类似于Java中的ArrayList，并不是翻译中的向量，称为Vector是因为动态数组的无限延长。
它跟链表的区别是链表不是连续存储的，而Vector是在内存中连续存储的一块内存(数组)。
它本质上是一个数组，区别是它会动态扩容，机制是：
超过数组大小后，在内存中创建一个比第一个大的数组，然后将数据复制到新数组，最后删除旧数组。
#include <vector>
int main()
{
/* 可以存储指针，取决于使用情况，数据类型包括基础类型(int...) */
std::vector<数据类型> 数组名;
std::cin.get();
}
实例
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
struct Vertex
{
float x, y, z;
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const Vertex& vertex)
{
stream << vertex.x << "," << vertex.y << "," << vertex.z;
return stream;
}
/* 当作形参调用函数，使用引用(const则取决于函数是否会对数组改动) */
void Function(const std::vector<Vertex>& vertices)
{
/* ... */
}
int main()
{
/* 创建vector数组 */
std::vector<Vertex> vertices;
/* 添加数组元素，结构体或者类，可以按成员变量声明的顺序使用列表构造 */
vertices.push_back({ 1,2,3 });
vertices.push_back({ 4,5,6 });
/* 普通遍历 */
for (int i = 0; i < vertices.size(); i++)
{
std::cout << vertices[i] << std::endl;
}
/* for-each遍历(增强for) */
for (Vertex vertex : vertices)
{
std::cout << vertex << std::endl;
}
/* 移除某个元素 */
vertices.erase(vertices.begin() + 1);
/* 调用方法 */
Function(vertices);
std::cin.get();
}
性能优化5
本质上当新增数据超过Vector数组大小时，会执行复制操作，也就是内存中的旧位置复制到内存中的新位置，然后清空旧位置内存。这样频繁的复制会影响性能——频繁的重新分配内存
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
struct Vertex
{
float x, y, z;
Vertex(float x, float y, float z)
:x(x), y(y), z(z)
{
}
Vertex(const Vertex& vertex)
{
/* 打印6(1 + 2 + 3)次 */
std::cout << "Copied" << std::endl;
}
};
int main()
{
std::vector<Vertex> vertices;
vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3));
vertices.push_back(Vertex(4, 5, 6));
vertices.push_back(Vertex(7, 8, 9));
std::cin.get();
}
-
指定vector数组初始容量
vector数组在扩容的时候，会将现有元素复制一遍，给到新数组，每个元素复制时都会调用拷贝构造函数。
设置大小：
vector数组名.reserve(da大小);这与调整大小(在构造函数中传入大小)是不同的，它会构造size个vector对象
std::vector<xxx> xxxies(size);执行添加元素时，扩容一次执行的复制操作数为：
S = ( n / 2 ) ∗ ( 1 + n ) S = (n / 2) * (1 + n) S=(n/2)∗(1+n)
S：复制操作数n：元素个数
实例
仅执行4次
#include <iostream> #include <string> #include <vector> struct Vertex { float x, y, z; Vertex(float x, float y, float z) :x(x), y(y), z(z) { } Vertex(const Vertex& vertex) { /* 打印4次 */ std::cout << "Copied" << std::endl; } }; int main() { std::vector<Vertex> vertices; /* 指定数组大小 */ vertices.reserve(4); vertices.push_back(Vertex(1, 2, 3)); vertices.push_back(Vertex(4, 5, 6)); vertices.push_back(Vertex(7, 8, 9)); vertices.push_back(Vertex(10, 11, 12)); std::cin.get(); } -
在适当的位置构建vector数组
yi因为当我们创建一个vector数组时，我们是在主函数的当前栈帧创建它(vertices)，然后从主函数上(将vertices)数组放到实际的vector(vector分配的内存)中，这会产生一次复制，使用
emplace_back替代优化。#include <iostream> #include <string> #include <vector> struct Vertex { float x, y, z; Vertex(float x, float y, float z) :x(x), y(y), z(z) { } Vertex(const Vertex& vertex) { /* 无打印 */ std::cout << "Copied" << std::endl; } }; int main() { std::vector<Vertex> vertices; /* 指定数组大小 */ vertices.reserve(4); vertices.emplace_back(1, 2, 3); vertices.emplace_back(4, 5, 6); vertices.emplace_back(7, 8, 9); vertices.emplace_back(10, 11, 12); std::cin.get(); }
2.5.x 其他问题
C++没有和数组大小相关的概念，例如array.size()；可以使用sizeof(数组名)获取数组使用了多少空间。
/* 栈数组 */
数组元素类型 count = sizeof(数组名) / sizeof(数组元素类型);
/* 堆数组得到的是指针的大小 */
数组元素类型 size = sizeof(数组指针) / sizeof(数组元素类型);
所以需要手动维护一个数组大小的变量：
/* constexpr关键字声明常量表达式，在类中的常量表达式必须是静态的。 */
static constexpr int exampleSize = 5;
int example[exampleSize]
2.6 枚举
最主要的作用是提供一个语义化的常量定义方式，避免了魔法数字(各种Integer数字)
2.6.1 无类型枚举
枚举不指定类型，默认32位整型，不指定值，默认第一位为0，以此类推
enum 枚举类型(名)
{
枚举1,
枚举2,
枚举3
};
实例
这里的A不赋值默认为0，B2C3
enum Example
{
A,
B,
C
};
2.6.2 有类型枚举
本质存储一个Integer类型的数据，不需要32位，使用8位的char，节省空间
enum 枚举类型(名) : 数据类型
{
枚举1,
枚举2,
枚举3
};
实例
enum Example : unsigned char
{
A,
B,
C
};
2.6 Log类(v2)
#include <iostream>
class Log
{
public:
/* 日志枚举 */
enum Level
{
/* 日志等级为错误(0) */
LevelError = 0,
/* 日志等级为警告(1) */
LevelWarning,
/* 日志等级为信息(2) */
LevelInfo
};
private:
/* 日志等级，私有的类成员变量用m当作前缀 */
int m_LogLevel;
public:
/**
* 设置日志等级
* @param level 代表等级的数字
*/
void setLevel(Level level)
{
m_LogLevel = level;
}
/**
* 错误日志
*
* @param message 日志信息
*/
void error(const char* message)
{
/* 如果设置的日志级别大于等于当前日志的级别，才打印该日志 */
if (m_LogLevel >= LevelError)
{
std::cout << "[ERROR]:" << message << std::endl;
}
}
/**
* 警告日志
*
* @param message 日志信息
*/
void warn(const char* message)
{
if (m_LogLevel >= LevelWarning)
{
std::cout << "[WARNING]:" << message << std::endl;
}
}
/**
* 信息日志
*
* @param message 日志信息
*/
void info(const char* message)
{
if (m_LogLevel >= LevelInfo)
{
std::cout << "[INFO]:" << message << std::endl;
}
}
};
int main()
{
Log log;
log.setLevel(Log::LevelError);
log.error("Hello World!");
std::cin.get();
}
2.x 创建变量的问题
2.x.1 在堆上创建的问题
有两种，有无()的区别在于是否对该数值初始化：
/* 只分配空间，未初始化，默认值为该内存地址的值(随机数) */
int* a = new int;
/* 分配空间且初始化值为0 */
int* a = new int();
2.x.2 同时创建多个指针变量
多个指针同时定义，每个都要加*号
/* b是int类型的变量，不是指针 */
int* a, b;
int* a, *b;
三、函数
3.1 函数定义
实例
functions.h
.h头文件定义函数的返回值、函数名、参数类型、参数个数，类似Java的接口。
#ifndef _FUNCTIONS_H #define _FUNCTIONS_H ... #endif这种结构是头文件的保护机制，作用是确保同一个头文件不会被多次包含，以防止重复定义和编译错误。
一个头文件被多次包含时，编译器会对其中的内容进行重复处理，导致重复定义的错误。在C++中，可以使用
#pragma once代替，但是它是非标准的预处理指令，可能不兼容。
#ifndef FUNCTIONS_H
#define FUNCTIONS_H
int multiply(int a, int b);
void printMessage();
#endif
functions.c
.c源文件定义函数的具体执行逻辑，类似于Java的接口实现类，
#include <stdio.h>
#include functions.h
int multiply(int a, int b)
{
return a * b;
}
void print_message()
{
std::cout << "Message" << std::endl;
std::cin.get();
}
main.cpp
其他文件就可以通过引入头文件(.h文件)，来调用其他文件中定义的函数
#include functions.h
int main()
{
int sum = multiply(1, 2);
print_message();
}
3.2 函数声明
函数声明可以使用#include头文件的形式替代
3.2.1 概念
一个函数引用外部函数时，需要进行一个预声明，来表示这个函数是由外部引用的，不在本文件中
实例
Main.cpp
#include <iostream>
/* 预声明Log是一个函数，定义在其他文件中 */
void Log(const char*);
/* 形参参数名可以省略，但建议加上，便于提高维护性 */
void Log(const char* message);
int main()
{
/* 日志打印 */
Log("Hello World!");
std::cin.get();
}
Log.cpp
#include <iostream>
void Log(const char* message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
3.2.2 总结
函数声明会告诉编译器，哪些东西虽然没有在当前文件定义，但是是在其他文件中定义的；
编译器其实并不确定在其他文件中是否真的定义了，但声明了编译器便不再报错。
那么编译器是如何运行到正确的代码的？解决这个问题的，就是链接(Linking)
四、流程控制
流程控制包含：顺序结构、选择(分支)结构、循环结构
条件语句、if语句、分支语句，基于条件语句评估后执行不同的分支语句(true/false)
底层对应不同的内存块，跳到不同的内存块开始执行指令，所以if语句和分支语句有很大的内存开销。
4.1 分支
C++中不同于C，它有布尔类型，if的参数也是布尔
4.1.1 if…else
if底层只是对参数进行检查，判断它是否为0，为0即为false
if(false) -- false
if(true) -- true
实例1
基本数据类型的判断
#include <iostream>
#include "Log.h"
int main()
{
int x = 5;
/*
比较x是否等于5，“==”是equals比较的是两个地址保存的二进制数，逐位比较(bit)
比较两个数是否相等，本质上是获取他们四个字节的内存，然后比较内存中每个比特位是否相等
*/
bool flag = x == 5;
if (flag)
{
log("true");
}
else
{
log("false");
}
std::cin.get();
}
实例2
指针类型判断
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
/*
nullptr是一个关键字，表示一个不指向任何有效对象或函数的指针
类型为 nullptr_t，并且可以隐式地转换为任意指针类型
*/
const char* ptr = nullptr;
if (ptr)
{
LOG(ptr);
}
else
{
LOG("ptr is NULL!");
}
std::cin.get();
}
4.1.2 if…else if
else if不是c+的关键字，本质上是else嵌套了if，上面的if执行了，那么elseif就不会执行
if(...)
{
...
}
else if(...)
{
...
}
else…if本质上是：
if(...)
{
...
}
else
{
if(...)
{
...
}
}
实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
const char* ptr = "Hello";
if (ptr)
{
LOG(ptr);
}
/*
只要执行了一个if，后面的都不执行，所以else if不会执行，只打印一个Hello;
如果是这样，那么都执行，本质上是两个if：
if(ptr == "Hello")
{
LOG("Ptr is Hello!");
}
*/
else if(ptr == "Hello")
{
LOG("Ptr is Hello!");
}
else
{
LOG("Ptr is NULL!");
}
std::cin.get();
}
4.2 循环
4.2.1 for
循环的条件判断不建议写<=、>=，影响性能，因为做的是小于以及等于的比较，多了一步运算
for(循环变量初始化; 条件判断condition; 结束后执行的语句)
{
/* TODO循环体 */
}
实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
LOG("Hello World!");
}
std::cin.get();
}
除了条件判断，其他的都可以省略，写在其他位置：
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
int i = 0;
for ( ; i < 5; )
{
LOG("Hello World!");
i++;
}
std::cin.get();
}
因为条件判断本质上是布尔，也可以这么写：
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
int i = 0;
bool condition = true;
for ( ; condition; )
{
LOG("Hello World!");
i++;
if (!(i < 5))
{
condition = false;
}
}
std::cin.get();
}
4.2.2 while
while(条件判断condition)
{
/* TODO循环体 */
}
实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
int i = 0;
while (i < 5)
{
LOG("Hello World!");
i++;
}
std::cin.get();
}
4.2.3 do…while
do
{
/* 循环体 */
} while(条件判断condition);
实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
int j = 0;
do
{
LOG("Hello World!");
j++;
} while (j < 5);
std::cin.get();
}
4.2.4 continue/break
同Java
/* 跳出此次循环 */
continue;
/* 跳出循环 */
break;
4.3 三目运算符
简化if…else的一些流程，条件为真执行:前面的表达式；为假则相反，返回表达式执行的结果；可以嵌套。
条件判断 ? 表达式A : 表达式B
实例
#include <iostream>
int main()
{
int s_Level = 8;
int s_Speed = 0;
/* if...else */
/*
if (s_Level > 5)
{
s_Speed = 10;
}
else
{
s_Speed = 5;
}
*/
/* 三目运算符 */
/* s_Speed = s_Level > 5 ? s_Speed = 10 : s_Speed = 5; */
s_Speed = s_Level > 5 ? 10 : 5;
std::cout << s_Speed << std::endl;
}
三目的性能更好，因为不会创建一个空对象(返回值优化)，再赋值，例如：
/* 额外创建了一个空字符串 */
std::string otherRank;
if(s_Level > 5)
{
otherRank = "Master";
}
else
{
otherRank = "Beginner";
}
/* 三目不会让otherRank创建空字符串占用空间(构造临时字符串再销毁) */
std::string otherRank = s_Level > 5 ? "Master" : "Beginner"
五、指针/引用
5.1 指针
5.1.1 概念
指针名为指针指向的地址，*指针名(解引用)为该地址保存的值
指针 == 内存地址，它是一个在内存中保存地址的整数；
变量在内存中对应的地址，在C++语言中可以用一种特殊的变量储存，这个变量就是指针；
内存单元(参考计算机组成原理)每个字节都有编号，这个编号就是内存地址，内存地址也称为指针；那么储存这个地址的变量就是指针变量(指针常量查看关键字const部分)
data_type data_name = data;
data_type *p_name = &data_name;
实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
/* 定义空指针 */
void* ptr = NULL;
/* C++11新类型定义空指针 */
void* ptr2 = nullptr;
/* 使用new关键字申请了堆中8字节的内存(char数组)，返回一个指向该数组的指针 */
char* buffer = new char[8];
/* memset()使用指定的数据填充内存块 */
memset(buffer, 0, 8);
/* 使用delete释放内存 */
delete[] buffer;
std::cin.get();
}
5.1.2 作用域指针
目的是堆对象的自动内存释放
它可以称为一个类，是一个指针的包装器，在构造时用堆分配指针，然后在析构(函数)时删除指针；
也就是自动化的new&delete，手动编写的智能指针。
应用有很多：
-
计时器
在函数开头设置一个计时，离开作用域自动调用析构，析构里面终止计时。
-
互斥锁
锁定一个函数，以便多个线程同时访问，设置一个自动作用域锁定在函数开头，函数结束时析构解锁。
实例
ScopedPtr e2 = new Entity();的作用是在堆上创建一个Entity对象，并使用该对象的指针初始化ScopedPtr对象e2。这样，e2将拥有对该对象的所有权，并负责在其生命周期结束时自动释放对象的内存。
#include <iostream>
class Entity
{
public:
Entity()
{
std::cout << "Create Entity!" << std::endl;
}
~Entity()
{
std::cout << "Destory Entity!" << std::endl;
}
};
/**
* 作用域指针类
*/
class ScopedPtr
{
private:
Entity* m_Ptr;
public:
/* 初始化列表 */
ScopedPtr(Entity* ptr)
:m_Ptr(ptr)
{
}
~ScopedPtr()
{
/* 释放该指针指向的内存，就变相释放了Entity指针 */
delete m_Ptr;
}
};
int main()
{
{
/* 未使用作用域指针在堆上创建对象 */
/* Entity* e1 = new Entity(); */
/* 使用作用域指针创建对象 */
/* 创建一个堆对象，指针被传递给 ScopedPtr 类的构造函数 */
ScopedPtr e2 = new Entity();
/* 也可以这样写：ScopedPtr e(new Entity()); */
}
std::cin.get();
}
5.1.3 智能指针
参考5.1.2作用域指针
智能指针是一种封装了指针的对象，是实现new分配内存、delete删除释放内存自动化的一种方式。
本质上是对原始指针的一种包装，创建一个智能指针的时候会自动调用new申请并分配内存。
基于使用的智能指针，自动的调用delete在某一时刻释放。
unique_ptr
int main()
{
/* 第一种写法 C++11中就可用，使用new创建一个动态分配对象给unique_ptr */
std::unique_ptr<对象类型> 对象名(new 对象类型());
/* 第二种写法 C++14引入的函数模板，建议使用，不直接调用new是因为异常安全 */
std::unique_ptr<对象类型> 对象名 = std::make_unique<对象类型>;
std::cin.get();
}
作用域指针，是超出作用域时被销毁然后调用delete释放内存的指针。
unique表示唯一的，该指针不可复制：因为如果复制指针，那么指针A会自动释放内存，指针B指向的就是空的&错误的内存块
并且智能指针不可以直接创建：
int main()
{
/* 报错，必须使用 std::make_unique<对象类型> 创建 */
std::unique_ptr<Entity> entity = new Entity();
}
实例
首先要引入memory头文件
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
class Entity
{
public:
Entity()
{
std::cout << "Create Entity!" << std::endl;
}
~Entity()
{
std::cout << "Destory Entity!" << std::endl;
}
void Print() {}
};
int main()
{
{
/*
在堆上创建一个Entity对象，使用智能指针std::unique_ptr来管理该对象的生命周期
std::make_unique<Entity>是一个函数模板，用于创建一个动态分配的Entity对象，
返回一个std::unique_ptr<Entity>对象，该对象拥有对动态分配对象Entity的所有权。
entity在声明时被初始化为指向动态分配对象的指针，并且std::unique_ptr类会自动在该对象的析构函数中调用delete释放内存。
这样就是通过智能指针unique_ptr实现自动释放堆对象内存。
*/
std::unique_ptr<Entity> entity = std::make_unique<Entity>();
entity->Print();
}
std::cin.get();
}
shared_ptr
int main()
{
std::shared_ptr<对象类型> 对象名 = std::make_shared<对象类型>();
std::cin.get();
}
共享指针解决了unique_ptr的不可复制问题，当你想要复制这个指针，使得这个指针可以在其他函数中使用时，就可以使用unique_ptr来解决这个问题。
共享指针实现的方式取决于编译器和使用的标准库，大多时候使用的引用计数法：
有一个初始共享指针A，复制该指针A的指针B，那么引用计数就是2，有一个指针dead了，就是1，所有指针都dead了，那么清空堆内存中该指针指向的地址。
共享指针需要分配另一块内存，叫做控制块，用于引用计数器数字的存储
实例
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
class Entity
{
public:
Entity()
{
std::cout << "Create Entity!" << std::endl;
}
~Entity()
{
std::cout << "Destory Entity!" << std::endl;
}
void Print() {}
};
int main()
{
{
std::shared_ptr<Entity> sharedEntity = std::make_shared<Entity>();
std::shared_ptr<Entity> sharedEntityCopy = sharedEntity;
sharedEntity->Print();
sharedEntityCopy->Print();
}
std::cin.get();
}
weak_ptr
int main()
{
std::weak_ptr<对象类型> 对象名 =
}
弱指针不会增加引用计数
5.2 引用
5.2.1 概念
引用是通过指针解引用(逆向引用)赋值
引用是指针的包装与简化，它是一个语法糖，让指针更易于理解。它类似于给一个变量起别名。
解引用指的是取指针指向的地址中的内容
类名/数据类型& = *类对象/变量
变量引用实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
int main()
{
int a = 5;
/* 定义一个引用，&是类型的一部分，int&是一个整体 */
int& ref = a;
/* 更改引用的值 */
ref = 2;
/* 输出2，因为引用ref本质上是指向a的指针 */
LOG(a);
std::cin.get();
}
对象引用实例
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
class Entity
{
public:
char* name;
int age;
};
int main()
{
/* 创建堆对象，赋值 */
Entity* e = new Entity();
e->age = 10;
e->name = "Cherno";
/* 获取引用，通过引用修改age */
Entity& entity = *e;
entity.age++;
/* 打印源对象e的值，11 */
LOG(e->age);
std::cin.get();
}
5.2.2 使用场景
普通形参传递
调用一个函数，使用值传递的方式，函数不会对实参做改变：
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
void increment(int num)
{
/* 这里的num本质上是复制后的值 */
num++;
}
int main()
{
int a = 5;
/* 值传递，拷贝变量的值，复制到函数中 */
increment(a);
/* 打印5，因为给函数的是复制的值，而不是a本身 */
LOG(a);
std::cin.get();
}
那么通过指针传递变量本身(地址)给函数，就可以修改a的值：
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
void increment(int* num)
{
/*
这里的num是变量a的引用(地址)
要加上*号，表示操作指针(地址)的内容，而不是地址本身
不加的话就变成了更改num的地址，+1(对地址递增)
给指针加括号的原因是想要先引用，再自增
*/
(*num)++;
}
int main()
{
int a = 5;
/* 指针(地址)传递，&a表示变量a的地址，也就是指向变量a的指针，&为取地址运算符 */
increment(&a);
/* 打印6 */
LOG(a);
std::cin.get();
}
指针还是很麻烦，使用引用来简化：
注意引用没有更改参数的值
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
void increment(int& num)
{
/* 引用简化 */
num++;
}
int main()
{
int a = 5;
/* 引用传递，拷贝变量的值，复制到函数中 */
increment(a);
/* 打印5，因为给函数的是复制的值，而不是a本身 */
LOG(a);
std::cin.get();
}
对象形参传递
总是使用const引用传递对象，参考字符串实现6中PrintString()方法
- 不加引用传递方法的形参时，会复制一个副本
- 传递对象使用const关键字配合引用
- 需要复制的时候，在方法内部复制，而非每调用一次方法复制一个副本
5.2.3 注意事项
引用一旦创建，就不能改变引用的东西。它不像指针，可以让一个指向x的值去指向y(本质上是更改保存的地址)
可以理解为引用是指针常量，一旦确定了指向的地址不可更改。类似于final修饰的指针；
如果一定要更改，那么使用指针。
六、面向对象
6.1 类
6.1.1 概念
同Java一致，对于C++来说，面向对象不是强制的，它只是提供了一种编写代码的方式。
class 类名
{
可见性范围:
属性类型 属性名;
};
实例
日志类，注意这里的public是重复的，也就是说可以写多个，取决于自己喜好
#include <iostream>
class Log
{
public:
/* 日志等级为错误(0) */
const int logLevelError = 0;
/* 日志等级为警告(1) */
const int logLevelWarning = 1;
/* 日志等级为信息 */
const int logLevelinfo = 2;
private:
/* 日志等级，私有的类成员变量用m当作前缀 */
int m_LogLevel;
public:
function...
}
6.1.2 类&结构体
它们没有什么区别，只有一个可见度的区别，类的所有成员(属性)是默认private的，而结构体不是。
使用哪个取决于编码风格，以及具体的使用场景：
-
通常结构体用于表示一整组数据，例如一个向量用两个浮点数表示(大小、方向)；这时就使用结构体，因为它是抽象的概念，不具备其他功能(方法)。而类则是有具体的真实生活中的实例，才去使用。因为它有某种行为需要使用方法进行修饰描述。
-
有继承需求的情况，使用类，像Java一样，需要一个完整的类层次结构，或者继承结构等。
6.1.3 Log类(v1)
#include <iostream>
class Log
{
public:
/* 日志等级为错误(0) */
const int logLevelError = 0;
/* 日志等级为警告(1) */
const int logLevelWarning = 1;
/* 日志等级为信息(2) */
const int logLevelInfo = 2;
private:
/* 日志等级，私有的类成员变量用m当作前缀 */
int m_LogLevel;
public:
/**
* 设置日志等级
* @param level 代表等级的数字
*/
void setLevel(int level)
{
m_LogLevel = level;
}
/**
* 错误日志
*
* @param message 日志信息
*/
void error(const char* message)
{
/* 如果设置的日志级别大于等于当前日志的级别，才打印该日志 */
if (m_LogLevel >= logLevelError)
{
std::cout << "[ERROR]:" << message << std::endl;
}
}
/**
* 警告日志
*
* @param message 日志信息
*/
void warn(const char* message)
{
if(m_LogLevel >= logLevelWarning)
{
std::cout << "[WARNING]:" << message << std::endl;
}
}
/**
* 信息日志
*
* @param message 日志信息
*/
void info(const char* message)
{
if (m_LogLevel >= logLevelInfo)
{
std::cout << "[INFO]:" << message << std::endl;
}
}
};
int main()
{
Log log;
log.setLevel(log.logLevelWarning);
log.warn("Hello World!");
std::cin.get();
}
6.2 对象
6.2.1 概念
对象是类的具体概念，或者说是类的实例，跟Java一样；
对象中的属性跟Java不同，它默认所有属性是私有的，需要手动给属性分配不同的可见性范围；
这意味着只有类中的方法才能访问对象中的变量(属性)
C++创建对象，有两种：使用/不使用new，区别是对象的存储位置(堆/栈7)
在C++中创建一个类，该类没有任何成员，它也至少要占用一个字节的内存
6.2.2 创建
尽量在开发中使用栈创建，而非堆；
想要在很多作用域都存活的对象，就使用堆；或者一个/多个类实例占用的空间过大，也使用堆
不使用new是在栈上创建，这种方式会在当前作用域中自动分配对象的内存，并在作用域结束时自动销毁对象：
类名 对象名(属性值);
实例
#include <iostream>
#include <string>
/* 简写，用String代替std::string */
using String = std::string;
class Entity
{
private:
String m_Name;
public:
String p_Name;
/**
* getter
*/
const String& getName() const
{
return m_Name;
}
/**
* 无参构造
*/
Entity()
{
m_Name = "Unknow";
}
/**
* 有参构造
*/
Entity(const String& name)
{
m_Name = name;
}
};
int main()
{
/* 创建对象(无参构造) */
Entity e;
/* 对象调用对象方法 */
std::cout << e.getName() << std::endl;
/* 创建对象1(有参构造) */
Entity e2("Blackhker");
/* 创建对象2 */
Entity e3 = Entity("Blackhker");
/* 对象调用对象方法 */
std::cout << e2.getName() << std::endl;
/* 访问对象属性(public) */
e2.p_Name = "Zhao";
/* 不需要手动关闭对象 */
std::cin.get();
}
使用new是在堆上创建，这种返回一个指向对象的指针。
这种方式需要手动释放内存，并且需要在不再需要对象时使用delete运算符释放相关内存。
堆比C中的malloc的好处是可以创建实例对象的同时初始化该实例，如果忘记创建，推荐智能指针8
类名* 指针名 = new 类名();
实例
/* 使用 new 创建对象 */
ClassName* objectPtr = new ClassName();
/* 使用对象指针调用对象方法 */
objectPtr->methodName();
/* 使用对象指针访问对象成员 */
objectPtr->memberVariable;
/* 释放对象所占用的内存 */
delete objectPtr;
6.2.3 生命周期(作用域)
作用域指针参考标题五中的内容
对象的生存期取决于该对象创建在堆/栈上：
基于栈上的对象作用域一般是一个{}为界，作用域外自动释放；
基于堆上的对象作用域一般是程序结束后释放，由操作系统清除这些内存。
实例
#include <iostream>
class Entity
{
private:
public:
Entity()
{
std::cout << "Create Entity!" << std::endl;
}
~Entity()
{
std::cout << "Destory Entity!" << std::endl;
}
};
int main()
{
{
Entity e;
}
std::cin.get();
}
相关问题
在堆上创建的对象才能被当作返回值返回，栈对象则不能：
#include <iostream>
/**
* 创建一个栈数组
*
* @return 栈数组array
*/
int* CreateArray()
{
/* 创建并返回一个栈数组 */
int array[50];
return array;
}
int main()
{
/* 通过栈数组方法获取，会失败，因为数组超出了作用域就会被栈内存清除 */
int* arr = CreateArray();
std::cin.get();
}
j解决这个问题有两种方案：
- 创建数组改为在堆上创建
#include <iostream>
/**
* 创建一个堆数组
*
* @return 堆数组array
*/
int* CreateArray()
{
int* arr = new int[50];
return arr;
}
- 将创建的数据赋值给一个在栈作用域之外存在的变量
#include <iostream>
/**
* 创建一个堆数组，赋值
*
* @params array 要赋值的数组
*/
void CreateArray(int* array)
{
array = new int[50];
}
int main()
{
int array[50];
CreateArray(array);
std::cin.get();
}
6.3 方法
6.3.1 概念
方法是类的行为，所以方法需要通过类对象(类的实例)去调用
6.3.2 方法调用
方法在类外部
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
/**
* 玩家类
*/
class Player
{
public:
/* 坐标 */
int x, y;
/* 移动速度 */
int speed;
};
/**
* 移动方法
* @param player 玩家对象
* @param xa 玩家在x轴移动的距离
* @param ya 玩家在y轴移动的距离
*/
void move(Player& player, int xa, int ya)
{
/* 距离 * 移速确定最后的坐标 */
player.x = xa * player.speed;
player.y = ya * player.speed;
}
int main()
{
Player player;
move(player, 1, -1);
std::cin.get();
}
方法在类内部
#include <iostream>
#define LOG(message) std::cout << message << std::endl;
/**
* 玩家类
*/
class Player
{
public:
/* 坐标 */
int x, y;
/* 移动速度 */
int speed;
/**
* 移动方法
* @param player 玩家对象
* @param xa 玩家在x轴移动的距离
* @param ya 玩家在y轴移动的距离
*/
void move(int xa, int ya)
{
/* 距离 * 移速确定最后的坐标 */
x = xa * speed;
y = ya * speed;
}
};
int main()
{
/* 在栈上创建对象 */
Player player;
/* 对象调用方法 */
player.move(1, -1);
/* 在堆上创建对象 */
Player* player2 = new Player();
/* 1 */
(*player2).move(1, -1);
/* 2 */
player2->move(1, -1);
/* 释放堆内存 */
delete player2;
std::cin.get();
}
6.3.3 构造方法
类对象(实例)的初始化，如果不显式的赋值，这个对象的各个属性的值，是随机的。
属性值取决于给对象的该属性分配的内存块的值，所以类的内部需要一个方法，用于在创建对象的时候赋初值。相当于给保存该属性的内存块进行初始化。
~类名()
{
...
}
实例
不使用构造
打印的值是内存空间的值，因为分配内存是随机的，所以值也是随机的
#include <iostream>
class Entity
{
public:
float x;
float y;
void print()
{
std::cout << x << "," << y << std::endl;
}
};
int main()
{
Entity entity;
entity.print();
std::cin.get();
}
模拟构造
手动调用模拟的构造方法，在创建类对象的时候进行属性的初始化
#include <iostream>
class Entity
{
public:
float x;
float y;
void init()
{
x = 0.0f;
y = 0.0f;
}
void print()
{
std::cout << x << "," << y << std::endl;
}
};
int main()
{
Entity entity;
entity.init();
entity.print();
std::cin.get();
}
构造实例
构造方法跟类名同名，没有返回值。分为无参构造、有参构造，默认生成一个无参构造；
构造方法会在创建对象时自动调用(包括new)，这也是构造方法跟普通方法的区别。
如果没有创建对象，仅通过类名调用静态方法，那么构造方法是不会执行的。
#include <iostream>
class Entity
{
public:
float x;
float y;
/**
* 无参构造
*/
Entity()
{
x = 0.0f;
y = 0.0f;
}
/**
* 有参构造
*/
Entity(float x1, float y2)
{
x = x1;
y = y2;
}
void print()
{
std::cout << x << "," << y << std::endl;
}
};
int main()
{
/* 无参构造对象 */
Entity entity;
entity.print();
/* 有参构造对象 */
Entity entity2(1.2f, 3.4f);
entity2.print();
std::cin.get();
}
删除默认构造
构造方法 = delete;
#include <iostream>
class Log
{
public:
Log() = delete;
static void write()
{
std::cout << "Success!" << std::endl;
}
};
int main()
{
/* 无法创建实例，默认的构造方法被删除 */
Log log;
std::cin.get();
}
隐式构造
C++允许编译器对类型做一次隐式转换，两种数据类型之间做转换，不需要使用cast做强制转换
实例
正常的创建对象：
#include <iostream>
#include <string>
using String = std::string;
class Entity
{
private:
String m_Name;
int m_Age;
public:
Entity(const String& name)
:m_Name(name), m_Age(-1)
{
}
Entity(int age)
:m_Name("Blackhker"), m_Age(age)
{
}
};
void printEntity(const Entity& entity)
{
/* 打印逻辑... */
}
int main()
{
/* 正常的创建栈对象 */
Entity e("Blackhker");
Entity e2(24);
printEntity(e);
printEntity(e2);
std::cin.get();
}
可以改成这样——隐式转换
int main()
{
/* 隐式转换 */
Entity e = "Blackhker";
Entity e2 = 24;
/* 函数的隐式转换 */
/*
字符串调用失败，因为Blackhker是char[]数组，不是std::string
要想成功需要做两次隐式类型转换，由char[]转换成std::string，再转换成Entity
但是C++中只有/仅允许做一次隐式类型转换
*/
printEntity("Blackhker");
printENtity(24);
std::cin.get();
}
它隐式的将Blackhker、24转换成Entity对象，构造出一个Entity。
因为有一个Entity的构造函数，接收一个int；另一个构造函数，接收一个String。
拷贝构造
类名(const 类名& other)
:成员变量a(other.成员变量a), 成员变量b(other.成员变量b)...
{
}
赋值操作符的问题：使用=赋值操作符时，总是在复制值，除了有一个特殊的：引用(指针)，通过引用B给引用A赋值，实际上是改变引用A的指向，并没有复制内存指向的值。
当普通变量B给普通变量A赋值时，是直接复制；
当指针变量B给指针变量A赋值的情况下是复制指针，也就是内存地址(一串数字)，而不是指针指向的实际内存。
实例
复制堆上的值，就是复制指向堆中该值的指针引用，也就是说操作复制来的变量B等于操作被复制的变量A
复制栈上变量
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
float x, y;
};
int main()
{
/* 创建结构体a并赋值 */
Vector2 a = { 5,8 };
/* 创建结构体b，使用a赋值 */
Vector2 b = a;
/* 更新结构体b的值，a的值不会变 */
b.x = 8;
std::cin.get();
}
复制堆上变量
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
float x, y;
};
int main()
{
/* 创建结构体引用 */
Vector2* a = new Vector2();
/* 创建结构体b，使用a赋值 */
Vector2* b = a;
/* 但是操作b就是操作a */
b->x = 5;
std::cin.get();
}
删除拷贝构造
拷贝构造 = delete，类结构参考6
类名(const 类名& other) = delete;
实例
String(const String& other) = delete;
浅拷贝
默认的拷贝构造，新增了一个指针指向同一块内存
复制一个类对象A时，C++底层将该对象的所有属性(成员变量)复制到一个新的内存地址里面。
假如对象A所属的类包含两个属性char* xxx、int xxx，复制时就会将这些值复制到一个新地址。
这个新地址组成了B。但是指针类型的值是一串表示地址的数字，而非地址上保存的实际数据。
这种复制被称为浅拷贝，因为直接进行了复制，它所做的是复制内存中对象所属类的所有成员变量。
如果成员变量有指针类型的就会出现问题，因为两个对象的该指针变量指向的是同一个地址：
对象A执行析构函数释放了内存，对象B执行的时候就会报错——对空地址进行内存释放操作。
C++默认有一个拷贝构造函数，它所做的就是内存复制，将other对象的内存浅层拷贝进成员变量。
实例
类结构参考6
/**
* 默认拷贝构造函数
*/
String(const String& other)
:m_Buffer(other.m_Buffer),m_Size(other.m_Size)
{
}
/**
* 复杂的写法
*/
String(const String& other)
{
memcpy(this, &other, sizeof(String));
}
对于指针类型的复制，我们期望的是开辟一块新的内存存储该指针指向的内存块数据，而不是简单的复制指针
这时使用深拷贝解决该问题，包含指针时到指针指向的内容去复制(深拷贝)。
参考使用C++基础特性实现String字符串6
深拷贝
创建一个新的内存块，用于存储指针指向内存的数据
浅拷贝的问题需要解决使用赋值操作符时，仅复制指针而非指针指向内存内容
所以重写拷贝构造函数：
类名(const 类名& other)
:成员变量a(other.成员变量a), 成员变量b(other.成员变量b)...
{
指针成员变量 c = 重新创建(申请)内存;
...
}
实例
参考
使用C++基础特性实现String字符串6
String(const String& other)
:m_Size(other.m_Size)
{
/* 创建一个字符数组(字符串缓冲区)，大小为m_Size，因为包含终止符所以+1，赋值给m_Buffer */
m_Buffer = new char[m_Size + 1];
/* 复制字符串内容到m_buffer，复制的字节数为m_Size + 1，因为被拷贝的已经包含终止符 */
memcpy(m_Buffer, other.m_Buffer, m_Size + 1);
}
移动构造
TODO
初始化列表
创建一个类，向该类(创建对象实例)添加一个成员时，通常需要对该对象的成员(属性)进行初始化
初始化列表本质上是除了构造方法之外，创建对象的另一个方法，因为大部分构造方法的内容都是对类的所有成员进行初始化，代码过于重复，使用了初始化列表，使得成员的初始化代码更简洁
初始化列表重要的作用是初始化const修饰的成员变量，const修饰的成员变量只有初始化列表能赋值
class 类名
{
private:
int 属性名A;
std::string 属性名B;
public:
/*
无参初始化列表(构造方法)，列表顺序不可以是反的，比如先初始化成员B，后初始化成员A
无论初始化列表的顺序怎么写，它都会按照类成员的顺序，进行初始化，也就是先A后B
*/
类名()
: 要初始化的成员A(成员初始化值), 要初始化的成员B(成员初始化值)
{
}
/*
有参初始化列表，多个属性用逗号分隔
*/
类名(int 形参a, const std::string 形参b)
: 成员属性A(形参a), 成员属性B(形参b),...
{
}
};
实例
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
int m_age;
std::string m_Name;
public:
/* 无参初始化列表，赋初值 */
Entity()
: m_age(12), m_Name("Unknown")
{
}
/* 有参初始化列表，根据传递进来的值初始化成员变量 */
Entity(int age, const std::string name)
: m_age(age), m_Name(name)
{
}
const std::string& getName() const
{
return m_Name;
}
};
int main()
{
Entity e;
std::cout << e.getName() << std::endl;
Entity e2(12, "Blackhker");
std::cout << e2.getName() << std::endl;
std::cin.get();
}
初始化列表和构造方法的区别
特定的类的情况下，构造方法会初始化两次，创建两个实例，后面的覆盖前面的；
这里创建了两个Example(因为两个构造方法的输出都打印了)，原因是类Entity有成员Example：代码在运行到这部分的时候，会自动调用无参构造，生成一个对象；然后我们创建Entity的时候，又调用了一次有参构造，创建了新的Example赋值给前面无参构造生成的实例对象。
#include <iostream>
#include <string>
/**
* 初始化两次
*/
class Example
{
public:
/**
* 无参构造方法
*/
Example()
{
std::cout << "Created Entity!" << std::endl;
}
/* Entity类创建实例，显式调用该有参构造方法，因为传递了一个int */
Example(int x)
{
std::cout << "Created Entity with" << x << "!" << std::endl;
}
};
class Entity
{
private:
int m_age;
std::string m_Name;
/* Entity类中有成员Example */
Example m_Example;
public:
/**
* 无参构造方法
*/
Entity()
{
m_age = 8;
m_Name = std::string("Unknown");
/* 构造方法中，通过有参构造创建一个成员Example类的实例，赋值为8 */
m_Example = Example(8);
}
/**
* 有参构造方法
*/
Entity(int age, const std::string name)
: m_age(age), m_Name(name)
{
}
const std::string& getName() const
{
return m_Name;
}
};
int main()
{
/*
创建一个Entity对象，它会调用无参构造方法
实际输出：Created Entity! Created Entity with8!
*/
Entity e;
std::cin.get();
}
这时候使用初始化列表，只打印Created Entity with8!，不再浪费空间性能创建两个对象：
class Entity
{
private:
int m_age;
std::string m_Name;
/* Entity类中有成员Example */
Example m_Example;
public:
Entity()
/* 将初始化成员变量Example的部分放到初始化列表中 */
: m_Example(8)
{
m_age = 8;
m_Name = std::string("Unknown");
/* 构造方法中，通过有参构造创建一个成员Example类的实例，赋值为8 */
/* m_Example = Example(8); */
}
Entity(int age, const std::string name)
: m_age(age), m_Name(name)
{
}
const std::string& getName() const
{
return m_Name;
}
};
6.3.4 析构方法(析构函数)
构造方法在创建类对象时调用，相反的，析构方法在销毁对象是调用；
它实现的卸载变量，并清理你使用过的内存。
如果不清理释放内存，在对象过多的时候，会造成内存泄漏。
~类名()
{
...
}
实例
#include <iostream>
class Entity
{
public:
float x;
float y;
/**
* 无参构造
*/
Entity()
{
x = 0.0f;
y = 0.0f;
std::cout << "Created Entity" << std::endl;
}
/**
* 有参构造
*/
Entity(float x1, float y2)
{
x = x1;
y = y2;
}
/**
* 析构方法
*/
~Entity()
{
std::cout << "Destroyed Entity" << std::endl;
}
void print()
{
std::cout << x << "," << y << std::endl;
}
};
void function()
{
/* 在栈上创建一个对象，函数执行结束则该对象自动调用析构函数 */
Entity e;
e.print();
std::cout << "==================" << std::endl;
/* 在堆上创建对象，不会自动调用析构函数，需要手动释放内存 */
Entity* e2 = new Entity();
/* 指针调用使用箭头操作符 */
e2->print();
/* 手动释放内存 */
delete e2;
}
int main()
{
function();
std::cin.get();
}
手动调用
手动调用析构函数不会删除对象，只是单纯的执行代码
#include <iostream>
class Entity
{
public:
float x;
float y;
/**
* 析构方法
*/
~Entity()
{
std::cout << "Destroyed Entity" << std::endl;
}
};
void function()
{
Entity e;
/* 手动调用析构函数，它会执行两次 */
e.~Entity();
}
int main()
{
function();
std::cin.get();
}
6.4 继承
继承跟Java一样，子类继承父类的所有非私有属性/方法，解决了代码重复度高的问题
可以理解为子类是父类的超集，包含一切父类的东西(前提是公开的public)并且有所扩展。
实例
#include <iostream>
/**
* 实体类，表示所有角色都具备的功能，例如移动
*/
class Entity
{
public:
/* 角色坐标 */
float x = 0;
float y = 0;
/**
* 角色移动方法
*
* @param xa x轴移动距离
* @param ya y轴移动距离
*
* @return
*/
void move(float xa, float ya)
{
x += xa;
y += ya;
}
};
/**
* 玩家类，继承角色类以实现移动的基础功能
*/
class Player : public Entity
{
public:
/* 玩家名 */
const char* name;
/**
* 打印玩家名方法
*
* @return
*/
void printName()
{
std::cout << name << std::endl;
}
};
int main()
{
Player player;
/* 子类实例调用父类的移动方法 */
player.move(5.0f, 5.0f);
/* 子类实例访问父类属性 */
player.x = 6.0f;
/* 打印6，5 */
std::cout << player.x << "," << player.y << std::endl;
std::cin.get();
}
证明子类包含父类的所有公开属性/方法的另一种方式：打印类的大小
#include <iostream>
/**
* 实体类，表示所有角色都具备的功能，例如移动
*/
class Entity
{
public:
/* 角色坐标 */
float x = 0;
float y = 0;
/**
* 角色移动方法
*
* @param xa x轴移动距离
* @param ya y轴移动距离
*
* @return
*/
void move(float xa, float ya)
{
x += xa;
y += ya;
}
};
/**
* 玩家类，继承角色类以实现移动的基础功能
*/
class Player : public Entity
{
public:
/* 玩家名 */
const char* name;
/**
* 打印玩家名方法
*
* @return
*/
void printName()
{
std::cout << name << std::endl;
}
};
int main()
{
/* 8，两个float各占4个字节 */
std::cout << sizeof(Entity) << std::endl;
/* 16，父类的8加上64位下指针char* name的8 */
std::cout << sizeof(Player) << std::endl;
std::cin.get();
}
6.5 虚函数
虚函数引入了一种叫做动态联编的东西，通过虚函数表来实现编译；
所以虚函数有额外的内存开销，因为单独维护一个虚函数表，用来根据不同的实例对象分配正确的函数。基类中要有一个成员指针，指向这个虚函数表；
每次调用虚函数时，需要遍历整个虚函数表，来确定需要映射到那个函数；
性能有要求的情况下，尽量避免使用虚函数。
6.5.1 父子方法重载
类似于Java，父子类方法重名(重载)的时候，子类对象调用方法遵循就近原则，调用子类方法
实例
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
std::string getName()
{
return "Entity";
}
};
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
/**
* 构造函数
* 构造函数的参数初始化列表(: 后面的部分)用于初始化 Player 类的成员变量 m_name，
* 通过将传入的 name 参数赋值给 m_name 来初始化成员变量。
*/
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
std::string getName()
{
return m_name;
}
};
int main()
{
Entity* e = new Entity();
/* 父类实例调用父类方法，输出Entity */
std::cout << e->getName() << std::endl;
Player* p = new Player("Blackhker");
/* 子类实例调用子类方法，输出Blackhker */
std::cout << p->getName() << std::endl;
std::cin.get();
}
6.5.2 向上转型
如果想要调用父类方法，可以模仿类似于Java的向上转型
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
std::string getName()
{
return "Entity";
}
};
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
/**
* 构造函数
* 构造函数的初始化列表(: 后面的部分)用于初始化 Player 类的成员变量 m_name，
* 通过将传入的 name 参数赋值给 m_name 来初始化成员变量。
*/
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
std::string getName()
{
return m_name;
}
};
int main()
{
Entity* e = new Entity();
/* 父类引用调用父类方法，输出Entity */
std::cout << e->getName() << std::endl;
Player* p = new Player("Blackhker");
/* 子类引用调用子类方法，输出Blackhker */
std::cout << p->getName() << std::endl;
/* 类似于Java向上转型，将子类引用赋值给父类引用，还是会调用父类方法 */
Entity* entity = p;
/* 输出Entity */
std::cout << entity->getName() << std::endl;
std::cin.get();
}
6.5.3 虚函数
某个函数需要根据父子类的不同实例，决定调用不同的函数时，这种情况，就需要虚函数
使用virtual关键字，声明该函数为虚函数：
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
virtual std::string getName()
{
return "Entity";
}
};
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
/**
* 构造函数
* 构造函数的初始化列表(: 后面的部分)用于初始化 Player 类的成员变量 m_name，
* 通过将传入的 name 参数赋值给 m_name 来初始化成员变量。
*/
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
std::string getName()
{
return m_name;
}
};
/* 父类实例作为调用该方法的参数，子类作为参数时，调用的却是父类的方法 */
void printName(Entity* entity)
{
std::cout << entity->getName() << std::endl;
}
int main()
{
Entity* e = new Entity();
/* 通过父类指针调用printName()，输出Entity */
printName(e);
Player* p = new Player("Blackhker");
/* 通过子类指针调用printName()，也输出Entity */
printName(p);
/* 虚函数调用，在父类函数上加关键字virtual，Player子类指针调用,输出Blackhker */
std::cin.get();
}
在C++11中新增了override关键字，表示子类重写了父类的同名方法，这样子类实例/指针调用方法的时候，会优先调用子类自己的方法，它不具备功能，只检验函数名是否跟父类相同，增加可读性。
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
std::string getName()
override
{
return m_name;
}
};
6.6 纯虚函数(接口)
纯虚函数用于在基类中定义一个没有实现的方法，然后强制子类去实现该方法；
类似于Java的接口，增加可读性，用于规范子类方法的定义，方法实现由子类解决；
跟接口的区别是创建实例，有纯虚函数的类不能直接创建实例，而要有一个实现该类(接口)所有纯虚函数的子类，创建该子类的实例。C++中没有接口的概念，只有类。
接口必须被实现，才能创建实例。
6.6.1 定义
virtual 返回值 方法名(方法参数) = 0;
实例
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
virtual std::string getName() = 0;
};
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
/**
* 构造函数
* 构造函数的初始化列表(: 后面的部分)用于初始化 Player 类的成员变量 m_name，
* 通过将传入的 name 参数赋值给 m_name 来初始化成员变量。
*/
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
std::string getName()
override
{
return m_name;
}
};
void printName(Entity* entity)
{
std::cout << entity->getName() << std::endl;
}
int main()
{
/* 有纯虚函数的类，就是接口了，不能创建实例 */
/*
Entity* e = new Entity();
printName(e);
*/
/* 实现该类(接口)所有纯虚函数的子类，创建该子类的实例 */
Entity* e2 = new Player("Blackhker");
printName(e2);
std::cin.get();
}
6.6.2 多接口实现
class A
{
public:
virtual std::string getClassName() = 0;
};
class B
{
public:
/* 虚函数，表示类B的子类可以重写该函数，调用的时候根据对象所属的类，调用对应方法 */
virtual std::string getName()
{
return "Entity";
}
};
/**
* 多接口实现，类C实现类A、B的纯虚拟函数
*/
class C : public A, B
{
private:
/* 字符串类型的变量 */
std::string m_param;
public:
...实现类A(接口)中定义的纯虚函数
}
6.6.3 多重继承
A、B、C三个类依次继承，类外部有一个方法，调用该方法需要一个最上层的类A的对象的情况
#include <iostream>
#include <string>
/**
* Printable 最上级父类
*/
class Printable
{
public:
/* 纯虚函数，获取类名 */
virtual std::string getClassName() = 0;
};
/**
* Entity 继承Printable
*/
class Entity : public Printable
{
public:
/**
* 实现父类(接口)Printable的纯虚函数
*
* @return Entity
*/
std::string getClassName()
override
{
return "Entity";
}
};
/**
* Player 继承Entity
*/
class Player : public Entity
{
private:
std::string m_name;
public:
Player(const std::string& name)
: m_name(name) {}
/**
* 重写父类实现的方法getClassName()
*
* @return Player
*/
std::string getClassName()
override
{
return "Player";
}
};
void print(Printable* obj)
{
std::cout << obj->getClassName() << std::endl;
}
int main()
{
/* 两个都输出Entity，因为getClassName只有Entity实现了，子类Player没有 */
Entity* e = new Entity();
print(e);
Player* p = new Player("Blackhker");
print(p);
std::cin.get();
}
6.7 模板(Template)
类似于Java的泛型，但是功能更加强大，也就是参数决定实际放到模板中的代码。
模板允许你定义一个可以根据你的用途进行编译的模板，可以理解为让编译器帮助我们写代码。
运行基于我们提供给编译器的模板(规则)，例如写一个函数时在函数中使用模板，实际上是创建了一个框架；
框架的运行机制取决于给它的参数，那么当调用该使用模板的函数的时候，不同的参数，会有不同的运行结果。
6.7.1 非模板(方法重载)
没有模板的情况下，接收不同参数类型的方法，例如输出三种数据类型，就需要定义三种方法：
#include <iostream>
void Print(int value)
{
std::cout << value << std::endl;
}
void Print(float value)
{
std::cout << value << std::endl;
}
void Print(std::string value)
{
std::cout << value << std::endl;
}
int main()
{
Print(1);
Print(1.2f);
Print("10");
std::cin.get();
}
6.7.2 模板
使用模板可以解决重载问题，避免代码复制从而简化代码：
#include <iostream>
template <typename T>
void Print(T value)
{
std::cout << value << std::endl;
}
int main()
{
Print(1);
Print(1.2f);
Print("10");
std::cin.get();
}
七、关键字
7.1 extern
声明变量/函数，表示该变量/函数是在外部定义的，编译器会去其他翻译单元寻找这个变量/函数的定义
num.cpp
int num = 8;
void function()
{
...
}
main.cpp
#include <iostream>
/* 声明该变量是外部(其他翻译单元)定义的 */
extern int num;
/* 声明该变量是外部(其他翻译单元)定义的 */
extern void function();
7.2 static
被static修饰的变量，保存在静态区中，所以仅占用一次内存且仅有一份。
7.2.1 不同使用场景的含义
在类或结构体外部
可以理解为全局变量/函数，跟C类似，被修饰变量/函数的外部链接属性就变成内部链接属性，像是被私有化了，就只能在本源文件(翻译单元)中使用，不能在其他源文件内使用。
建议定义外部变量/函数(全局变量/函数)时，多使用static修饰，因为编译器会跨编译单元进行链接，项目很大的时候很容易造成命名冲突。
实例
全局变量不可以重复，编译链接会报错重复定义(已经在其他翻译单元中定义了)；
如果加上static，那么这个全局变量在编译后，将只跟当前源文件(.cpp翻译单元)内部进行链接，
可以理解为私有化了，只有当前源文件的函数能看到该变量，那么s_variable就不会冲突了
static.cpp
static int s_variable = 5;
void function()
{
...
}
main.cpp
#include <iostream>
int s_variable = 8;
void function()
{
...
}
int main()
{
std::cout << s_variable << std::endl;
std::cin.get();
}
或者使用extern关键字声明，也会提示找不到s_variable的定义：
#include <iostream>
extern int s_variable;
int main()
{
std::cout << s_variable << std::endl;
std::cin.get();
}
在类或结构体内部
下方示例的变量都是静态的。
类中的局部变量/方法被修饰，类的所有实例都共享该属性的内存
实例
- 类中的静态方法访问静态属性
#include <iostream>
extern int s_variable;
struct Entity
{
/* 静态成员变量声明 */
static int a;
static int b;
/*
void print()
{
std::cout << a << "," << b << std::endl;
}
*/
static void print()
{
std::cout << a << "," << b << std::endl;
}
};
/*
类的静态成员必须在类外部定义
成员类型 成员所在类::成员名(不赋初值)
成员类型 成员所在类::成员名 = 值(赋初值)
*/
int Entity::a;
int Entity::b;
int main()
{
Entity entity;
entity.a = 8;
entity.b = 88;
/*
Entity entity2 = { 888, 8888 }
*/
Entity entity2;
entity2.a = 888;
entity2.b = 8888;
/*
两个entity打印相同数值888，8888
因为它们共享一个内存地址，所以后赋值的会覆盖掉前面的；
*/
/*
entity.print();
entity2.print();
*/
/* 第二种调用，类似于Java的静态方法调用 → 类名::方法名 */
Entity::print();
Entity::print();
std::cin.get();
}
- 静态方法访问非静态属性
因为静态方法没有类实例，所以方法中不能直接写类的属性，应使用对象.属性的方式；
本质上非静态方法总是获取当前类的一个实例作为参数，所以可以直接访问该类的属性，因为调用的时候是：实例名(对象名).方法名，而静态方法更像是在类的外部定义了一个普通方法
注意：类中的静态方法不能直接访问该类非静态属性，同Java，类属性需要使用对象获取；
错误示例：
struct Entity
{
/* 非静态成员变量声明 */
int a;
int b;
static void print()
{
/* 这里报错，非静态成员引用必须与特定对象相对 */
std::cout << a << "," << b << std::endl;
}
};
int main()
{
Entity entity;
entity.a = 8;
entity.b = 88;
Entity entity2;
entity2.a = 888;
entity2.b = 8888;
/*
entity.print();
entity2.print();
*/
/* 第二种调用，类似于Java的静态方法调用：类名::函数名() */
Entity::print();
ENtity::print();
}
类中的静态方法类似于在外面定义了一个函数：
struct Entity
{
/* 非静态成员变量声明 */
int a;
int b;
};
void print()
{
std::cout << a << "," << b << std::endl;
}
它找不到a、b是什么，所以静态方法没法直接访问类的非静态属性
正确示例：
struct Entity
{
/* 非静态成员变量声明 */
int a;
int b;
/* 这也是非静态方法在编译时的实际效果，有一个隐藏的Entity类型的实例当作参数 */
static void print(Entity entity)
{
std::cout << entity.a << "," << entity.b << std::endl;
}
};
7.2.2 局部静态
以下是一个普通的单例模式：
#include <iostream>
class Singleton
{
private:
/* 定义一个私有静态指针变量 */
static Singleton* s_instance;
public:
/**
* 获取实例指针的函数
*
* @return 对象的引用
*/
static Singleton& getInstance()
{
return *s_instance;
}
void hello()
{
std::cout << "Hello World!" << std::endl;
}
};
Singleton* Singleton::s_instance = nullptr;
int main()
{
Singleton s = Singleton::getInstance();
s.hello();
}
使用局部静态来简化：
#include <iostream>
class Singleton
{
public:
/**
* 获取实例指针的函数
*
* @return 对象的引用
*/
static Singleton& getInstance()
{
/* 定义一个局部静态变量 */
static Singleton instance;
return instance;
}
void hello()
{
std::cout << "Hello World!" << std::endl;
}
};
int main()
{
Singleton s = Singleton::getInstance();
s.hello();
}
7.2.3 总结
静态方法调用类中的非静态属性时，需要指定一个实例来调用，因为非静态属性每个实例都有各自的内存空间，它不知道你要调用的是哪个实例(对象)的属性。
7.3 const
将一个变量修改为只读状态，防止在程序运行过程中被修改
类似于Java中的final，一种声明变量的方式，声明不会去修改它的值
const本身改变不了生成的代码(二进制文件)，它本身是一种承诺，你承诺某些东西是不变的，就可以使用它表示
但是你可以打破你的承诺，它是一个你可以绕过的承诺
7.3.1 修饰指针
区分取决于*号，const在*前则是常量指针，在*后则是指针常量
常量指针，该指针地址保存的值不可变；
指针指向的对象是常量，即指针变量可以修改，但是不能通过指针来修改其指向的对象。
指针常量，该指针的指向的地址不可变；
是指针本身是个常量，不能再指向其他对象。
#include <iostream>
#include <string>
int main()
{
const int MAX_NUM = 88;
/*
也可以这么写:
int const* a = new int;
或者两个修饰const:
const int* const a = new int;
*/
/* 常量指针 */
const int* a = new int;
/* 指针常量 */
int* const b = new int;
/* 都报错，a为常量指针不可修改指针值，b为指针常量不可修改指针地址 */
*a = 8;
b = &MAX_NUM;
std::cin.get();
}
7.3.2 修饰类
限制属性修改
表示该方法只能读取类中的数据，不对实际的Entity类数据做修改
class Entity
{
private:
int m_x;
int m_y;
public:
int getX() const
{
return m_x;
}
int getY() const
{
/* 报错，不可以修改类中的变量 */
m_y = 8;
return m_y;
}
};
限制属性修改
某些情况使用了const修饰了函数，但是又想对类的属性做修改(测试、调试)，使用关键字mutable9
修饰类方法
表示返回一个不能被修改的常量指针，不能被修改的指针常量，且该方法不对Entity类数据做修改
当一个成员函数被声明为 const 时，它有以下特点：
- 它不会修改对象的非静态成员变量。
- 它不会调用非
const成员函数，除非这些成员函数也被声明为const。 - 它可以被常量对象调用，以及通过指向常量对象的指针或引用调用。
class Entity
{
private:
int* m_x;
int* m_y;
public:
const int* const getX() const
{
return m_x;
}
int getY() const
{
/* 报错，不可以修改类中的变量 */
m_y = 8;
return m_y;
}
};
限制函数调用
中间传递了const修饰的变量，函数调用的函数也要声明const，否则无法调用
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
int m_x;
int m_y;
public:
/* const导致的两个函数参数列表不同，对隐含的this指针加了const限定 */
/**
* 无const的方法（重载1）
*/
int getX()
{
std::cout << "无const" << std::endl;
return m_x;
}
/**
* 有const的方法（重载2）
*/
int getX() const
{
std::cout << "有const" << std::endl;
return m_x;
}
void setX(int x)
{
m_x = x;
}
};
/**
* 调用类Entity中的方法
*
* @param e 这里的const Entity& e等同于const Entity* const e,不可修改的实体
*/
void printEntity(const Entity& e)
{
/* 会调用有const的方法 */
std::cout << e.getX() << std::endl;
}
int main()
{
Entity e;
/* 调用printEntity方法，输出:有const */
printEntity(e);
std::cin.get();
}
7.4 mutable
7.4.1 搭配const关键字
修饰类变量，该类变量就可以在const修饰的方法中修改：可以理解为mutable比const优先级高
class Entity
{
private:
int m_x;
int m_y;
int var;
mutable int var2;
public:
/**
* 有const的方法（重载2）
*/
int getX() const
{
/* 该方法被修饰为const所以不能更改类属性的值 */
var = 2;
/* 使用mutable修饰变量，可以修改 */
var2 = 8;
return m_x;
}
void setX(int x)
{
m_x = x;
}
};
7.4.2 Lambda表达式
同Java，就像Lambda语法糖一样。
它基本上就是一个一次性的函数简写了，这个函数可以赋值给一个变量，通过变量名执行该函数
x表示直接传递这个变量x
&x表示通过引用传递这个变量x
&表示通过引用传递所有变量
=表示通过传值传递所有变量
实例
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
std::string m_Name;
mutable int m_DebugCount = 0;
public:
/**
* getter
*/
const std::string& getName() const
{
m_DebugCount++;
return m_Name;
}
};
int main()
{
/* const对象，如果该方法不是const修饰的，不能调用 */
const Entity e;
e.getName();
/* &表示通过引用传递所有变量 */
int x = 8;
auto f = [&]()
{
x++;
std::cout << x << std::endl;
};
/* =表示通过传值传递所有变量 */
int y = 8;
auto f2 = [=]()
{
/* 报错，值传递无法修改，只能创建一个中间变量，修改中间变量的值 */
// y++;
int a = y;
a++;
/* 输出9但是y的值没有变，因为这里是值传递 */
std::cout << a << std::endl;
};
/* 通过mutable关键字解决值传递无法修改的问题 */
int z = 8;
auto f3 = [=]() mutable
{
/* 虽然可以对值进行修改，但是z的值还是不变，因为是值传递 */
z++;
std::cout << z << std::endl;
};
/* 表达式的调用 */
f();
f2();
std::cout << z << std::endl;
std::cin.get();
}
7.5 new
使用new关键字一定要配合使用
delete/delete[]关键字释放内存，防止内存泄漏。
7.5.1 原理
分配内存
找到一个足够大的内存块，返回给我们
new主要用于在堆上分配内存，使用new创建任意数据类型(int、array、class)都会根据不同情况分配不同大小的内存(以字节为单位)：new int分配四个字节的内存，向操作系统申请一块逻辑连续(物理上可能不连续)的四字节内存空间，然后返回一个指向该内存的指针，这样就可以通过指针操作这个分配的内存块了。
调用构造函数
new的定义：
右键new → 转到定义
它是一个操作符，我们可以重载，让它执行其他内容：操作符重载10
它的解析：
所以本质上它是依赖于C++类库的，如果自己编写编译器以及类库，可以让new执行任何操作。但是调用new，通常会同时调用隐藏在里面的C函数：**malloc()11**来分配内存：
Entity* e = new Entity();
/* 等同于申请一块内存大小为Entity的空间，转换成Entity类型的指针 */
Entity* e = (Entity*)malloc(sizeof(Entity));
7.5.2 操作系统寻址
收到请求后，操作系统根据需要的内存大小去内存上找符合条件的内存块。
寻找不是一行一行的寻找，而是有很多方法，主要是有一个空闲链表12(维护那些有空闲字节的地址)，在链表中寻找这个内存分配给我们。
实例
#include <iostream>
int main()
{
int* a = new int;
*a = 8;
std::cout << *a << std::endl;
std::cin.get();
}
7.6 explicit
7.6.1 概念
修饰构造函数，它用于禁用隐式转换，表示这个构造函数不能用于隐式转换，只能显式调用，提高代码的安全性
实例
#include <iostream>
#include <string>
using String = std::string;
class Entity
{
private:
String m_Name;
int m_Age;
public:
explicit Entity(const String name)
:m_Name(name), m_Age(-1)
{
}
explicit Entity(int age)
:m_Name("Blackhker"), m_Age(age)
{
}
};
void printEntity(const Entity& entity)
{
/* 打印逻辑... */
}
int main()
{
/* 正常的创建栈对象 */
Entity e("Blackhker");
Entity e2(24);
/* 隐式转换，报错 */
Entity e3 = "Blackhker";
Entity e4 = 24;
printEntity("Blackhker");
printEntity(24);
std::cin.get();
}
7.7 this
this是指向当前对象实例的指针，它指向当前对象的地址。
它主要用来在类的成员函数中，访问该实例对象的属性和方法，这样就可以避免方法中成员变量和方法的局部变量重名冲突(无法赋值)，this指针还可以在类的外部访问成员函数。
this指针不可修改，底层是一个const修饰的指针常量：Entity* const property。
7.7.1 this的值
this的值取决于所在的作用域(方法)，方法被const修饰，this的值也是const
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
int x, y;
/**
* 有参构造
*/
Entity(int x, int y)
{
/* 这样是形参x赋值给形参x，没有变化 */
/* x = x; */
/* this本质上是指针常量，所以赋值应该是 */
Entity* const entity = this;
/* 这个const可以省略 */
Entity* e = this;
this->x = x;
this->y = y;
/* 或者这样 */
(*this).x = x;
(*this).y = y;
}
/**
* const修饰方法是很常见的，声明为不会修改成员变量的方法
*/
int GetX() const
{
/* 报错，this是const Entity*，因为方法声明用const修饰,this也会跟着改变 */
/* Entity* entity = this; */
const Entity* e = this;
return x;
}
};
int main()
{
Entity e(5, 10);
std::cout << e.x << std::endl;
std::cin.get();
}
八、可见性(作用域)
可见性提高了代码的可读性，主要跟性能无关，好的设计是和可见性有很大关系的；
一个类内部的、仅自己使用的属性/方法都设计成private，仅public对外供外部调用的接口，其他人就只需要看这些public的属性/方法的实现就可以。
类似于单例模式，仅public一个创建单例实例对象的方法——封装
8.1 概念
8.1.1 private
私有，只有/仅有当前类可以访问这个变量/方法，其他类无法访问。
除了使用关键字friend来解决这个问题，它可以让类或者函数成为类的朋友(友元函数)，可以访问私有成员
一个类可以赋予某个函数访问它的私有成员的权限，就是用friend.
实例
class FriendDemo
{
private:
unsigned int age;
char* name;
public:
/* 构造方法 */
/* 配置某个函数是该类的友元函数 friend 函数声明 */
friend int GetAge(FriendDemo person);
}
/* 类外的方法 */
int GetAge(FriendDemo person)
{
/* 正常是访问不了的，因为age是私有成员，该方法在类外无法访问 */
return person.age;
}
8.1.2 protected
受保护，只有/仅有当前类的内部及其子类可以访问这个变量/方法，其他类无法访问。
8.1.3 public
公开的，所有类可以访问这个变量/方法，其他类无法访问。
8.2 默认可见性
8.2.1 属性/方法
C++中所有类的属性/方法，不指定可见性的情况下，默认私有。
#include <iostream>
/* 两个类的属性可见性是一样的，虽然没有private，但是默认是私有的 */
class Entity
{
int x;
int y;
};
class Player : public Entity
{
private:
int a;
int b;
};
int main()
{
std::cin.get();
}
8.2.2 结构体
结构体的属性，默认public。
九、运算符(操作符)
9.1 操作符
9.1.1 赋值操作符
=
9.1.2 箭头操作符
->
实例
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
void Print() const
{
std::cout << "PrintEntity" << std::endl;
}
};
int main()
{
/* 1.栈对象调用方法 */
Entity e;
e.Print();
/* 2.堆对象(指针调用方法)，不能直接打点调用 */
Entity* ptr = &e;
/* ptr.Print(); */
/* 加上这个，通过引用打点调用 */
Entity& entity = *ptr;
entity.Print();
/* 3.指针调用方法，箭头操作符 */
ptr->Print();
std::cin.get();
}
获取内存中成员变量的偏移量
变量在结构体中的内存位置
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector3
{
float x, y, z;
};
int main()
{
/*
1.将空指针强转成Vector3类型
2.使用箭头操作符获取指向该Vector3空对象的成员变量z的地址
本质上是获取成员变量z在该对象中的偏移量。
3.将偏移量强转成int类型，输出
*/
int offset = (int)&((Vector3*)nullptr)->z;
std::cout << offset << std::endl;
std::cin.get();
}
9.1.x 三目运算符13
if ? A : B
9.2 运算符重载
C++中允许对操作符进行重载，来让它们实现不同的效果。
重载后的运算符就是函数，不需要函数名就可以直接调用。
重载运算符要尽量避免使用，影响可读性。只在完全有意义的情况下使用。
9.1.1 未使用重载
一个移动的函数，角色每调用一次Add函数，x轴移动0.5，y轴移动1
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
/**
* 构造函数(初始化列表)
*/
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vector2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
};
int main()
{
/* 当前坐标 */
Vector2 position(8.0f, 8.0f);
/* 每次移动的速度(距离) */
Vector2 speed(0.5f, 1.0f);
/* 移动后的坐标结果(当前位置.移动(移动速度)) */
Vector2 result = position.Add(speed);
std::cout << result.x << "|" << result.y << std::endl;
std::cin.get();
}
如果再新增一个需求，提高每次移动的速度(升级)，以当前每次移动的速度为基数，乘以一个倍数：
过于麻烦，方法嵌套方法
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
/**
* 增强移动的速度(每次移动的速度 * 增强的倍数)
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Mulitply(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x * other.x, y * other.y);
}
};
int main()
{
/* 当前坐标 */
Vector2 position(8.0f, 8.0f);
/* 每次移动的速度 */
Vector2 speed(0.5f, 1.0f);
/* 每次增强移动速度的倍数 */
Vector2 powerup(2.0f, 2.0f);
/*
移动后的坐标结果
通过当前坐标对象调用移动函数，移动函数的参数中，速度对象调用增强倍数函数
*/
Vector2 result = position.Add(speed.Mulitply(powerup));
std::cout << result.x << "|" << result.y << std::endl;
std::cin.get();
}
c++可以使用操作符重载解决，类似于：
Vector2 result = position + speed * powerup;
9.1.2 使用运算符重载
返回值 operator[操作符](参数类型 形参...)
{
该操作符重载的内容
}
实例
- 通过"+"调用Add方法，Add不变
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
/**
* 操作符"+"重载
*
* @return 调用方法
*/
Vector2 operator+(const Vector2& other) const
{
/* 调用Add方法 */
return Add(other);
}
/**
* 增强移动的速度(每次移动的速度 * 增强的倍数)
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Mulitply(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x * other.x, y * other.y);
}
};
int main()
{
/* 当前坐标 */
Vector2 position(8.0f, 8.0f);
/* 每次移动的速度 */
Vector2 speed(0.5f, 1.0f);
/* 每次增强移动速度的倍数 */
Vector2 powerup(2.0f, 2.0f);
/* 移动后的坐标结果 */
Vector2 result1 = position.Add(speed.Mulitply(powerup));
/* 操作符重载 */
Vector2 result2 = position + speed;
std::cout << result2.x << "|" << result2.y << std::endl;
std::cin.get();
}
- 通过"Add"方法调用"+"，Add改变，两种写法(Add方法返回值的不同)：
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
/* 两种写法，建议使用第二个return operator+(other) */
/* return *this + other; */
return operator+(other);
}
/**
* 增强移动的速度(每次移动的速度 * 增强的倍数)
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Mulitply(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x * other.x, y * other.y);
}
/**
* 操作符"+"重载
*
* @return 调用方法
*/
Vector2 operator+(const Vector2& other) const
{
/* 调用Add方法 */
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
};
int main()
{
/* 当前坐标 */
Vector2 position(8.0f, 8.0f);
/* 每次移动的速度 */
Vector2 speed(0.5f, 1.0f);
/* 每次增强移动速度的倍数 */
Vector2 powerup(2.0f, 2.0f);
/* 移动后的坐标结果 */
Vector2 result1 = position.Add(speed.Mulitply(powerup));
/* 操作符重载 */
Vector2 result2 = position + speed;
std::cout << result2.x << "|" << result2.y << std::endl;
std::cin.get();
}
完全使用操作符重载实现9.1.1方法嵌套的情况：
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
/**
* 增强移动的速度(每次移动的速度 * 增强的倍数)
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Mulitply(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x * other.x, y * other.y);
}
/**
* 操作符"+"重载
*
* @return 调用方法
*/
Vector2 operator+(const Vector2& other) const
{
/* 调用Add方法 */
return Add(other);
}
/**
* 操作符"*"重载
*
* @return 调用方法Mulitply生成的Vector2类型的对象
*/
Vector2 operator*(const Vector2& other) const
{
/* 调用Mulitply方法 */
return Mulitply(other);
}
};
int main()
{
/* 当前坐标 */
Vector2 position(8.0f, 8.0f);
/* 每次移动的速度 */
Vector2 speed(0.5f, 1.0f);
/* 每次增强移动速度的倍数 */
Vector2 powerup(2.0f, 2.0f);
/* 移动后的坐标结果 */
Vector2 result1 = position.Add(speed.Mulitply(powerup));
/* 操作符重载 */
Vector2 result2 = position + speed * powerup;
std::cout << result2.x << "|" << result2.y << std::endl;
std::cin.get();
}
9.1.3 左移运算符(<<)重载
类似于Java的toString()，注意：双目运算符的重载应该定义在类外
通常我们只能输出一个对象的属性，而非输出这个对象：
/* 输出对象属性 */
std::cout << result2.x << "|" << result2.y << std::endl;
/* 输出对象，报错：cout后面的"<<"：没有与这些操作数匹配的运算符"<<"，操作数为std::ostream << ... */
std::cout << result2 << std::endl;
因为C++没有为所有的类都定义输出运算符，可以理解为其他语言的toString()，在C++中是没有的，需要重载<<这个运算符实现打印对象时输出对象的属性。
实例
#include <iostream>
#include <string>
struct Vector2
{
/* 坐标x, y */
float x, y;
Vector2(float x, float y)
:x(x), y(y)
{
}
/**
* 角色移动
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Add(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x + other.x, y + other.y);
}
/**
* 增强移动的速度(每次移动的速度 * 增强的倍数)
*
* @return 创建一个新的Vecdor2返回
*/
Vector2 Mulitply(const Vector2& other) const
{
return Vector2(x * other.x, y * other.y);
}
};
/**
* 操作符"<<"重载
*
* @return std::ostream输出流类型
*/
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const Vector2& other)
{
stream << other.x << "," << other.y;
return stream;
}
int main()
{
std::cout << result2 << std::endl;
std::cin.get();
}
9.1.4 ==(equals)重载
实例
class xxx
{
...
/**
* 操作符"=="重载
*
* @return 两个对象的值是否相等
*/
bool operator==(const Vector2& other) const
{
return x == other.x && y == other.y;
}
/**
* 操作符"!="重载
*
* @return 两个对象的值是否相等
*/
bool operator!=(const Vector2& other) const
{
return !(*this == other);
}
};
9.1.5 ->箭头操作符重载
某些情况下我们打点实现不了，例如作用域指针14：
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
public:
int x;
public:
void Print() const
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
}
};
class ScopedPtr
{
private:
Entity* m_Obj;
public:
ScopedPtr(Entity* entity)
:m_Obj(entity)
{
}
~ScopedPtr()
{
delete m_Obj;
}
};
int main()
{
ScopedPtr ptr = new Entity();
/* 调用不了Entity类中的方法 */
ptr.Print();
std::cin.get();
}
那么可以通过写一个方法获取Entity对象的指针的方式调用：
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
int x;
public:
void Print() const
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
}
};
class ScopedPtr
{
private:
Entity* m_Obj;
public:
ScopedPtr(Entity* entity)
:m_Obj(entity)
{
}
~ScopedPtr()
{
delete m_Obj;
}
Entity* GetObject()
{
return m_Obj;
}
};
int main()
{
ScopedPtr ptr = new Entity();
/* 调用不了Entity类中的方法 */
ptr.GetObject()->Print();
std::cin.get();
}
但是这种方式过于麻烦，那么重载箭头操作符->：
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
int x;
public:
void Print() const
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
}
};
class ScopedPtr
{
private:
Entity* m_Obj;
public:
ScopedPtr(Entity* entity)
:m_Obj(entity)
{
}
~ScopedPtr()
{
delete m_Obj;
}
Entity* operator->()
{
return m_Obj;
}
};
int main()
{
ScopedPtr ptr = new Entity();
/* 重写了箭头操作符->，直接调用 */
ptr->Print();
std::cin.get();
}
特殊情况，对象是const修饰的：
#include <iostream>
#include <string>
class Entity
{
private:
int x;
public:
void Print() const
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
}
};
class ScopedPtr
{
private:
Entity* m_Obj;
public:
ScopedPtr(Entity* entity)
:m_Obj(entity)
{
}
~ScopedPtr()
{
delete m_Obj;
}
Entity* operator->()
{
return m_Obj;
}
const Entity* operator->() const
{
return m_Obj;
}
};
int main()
{
/* ScopedPtr对象是const修饰的，重载两遍箭头操作符 */
const ScopedPtr ptr = new Entity();
ptr->Print();
std::cin.get();
}
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