C++学习--点滴记录012

于 2024-05-05 12:00:00 发布
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分类专栏： 一起学C++ 笔记 文章标签： c++ 开发语言 visual studio 学习笔记
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42078934/article/details/125715510
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本文围绕C++类和对象展开，介绍了面向对象的三大特性：封装、继承、多态。详细阐述了封装的意义、构造与析构函数、this指针、友元、运算符重载等内容，还通过多个案例说明了多态的应用，帮助读者深入理解C++面向对象编程。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

12 类和对象

C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态

C++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为

例如：

人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…，行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌…

车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯…，行为有载人、放音乐、放空调…

具有相同性质的 对象，可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类

12.1 封装

12.1.1 封装的意义

封装是C++面向对象三大特性之一

封装的意义：

将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物；将属性和行为加以权限控制

封装意义一：

在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

语法： class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };

示例1： 设计一个圆类，求圆的周长

示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

//圆周率
const double PI = 3.14;
//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;
}

在这里插入图片描述

示例2： 设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

示例2代码：

#include <iostream>
using namespace std;

//学生类
class Student {
   
public:
    void setName(string name) {
   
        m_name = name;
    }
    void setID(int id) {
   
        m_id = id;
    }
    void showStudent() {
   
        cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
    }
public:
    string m_name;
    int m_id;
};
int main() {
   
    Student stu;
    stu.setName("小明");
    stu.setID(25);
    stu.showStudent();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

​封装意义二：

类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限有三种：

  • public 公共权限；类内可以访问 类外可以访问
  • protected 保护权限；类内可以访问 类外不可以访问
  • private 私有权限； 类内可以访问 类外不可以访问

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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 = "特斯拉";
        m_Password = 123456;
    }
};
int main() {
   
    Person p;
    p.m_Name = "李四";
    system("pause");
    return 0;
}
12.1.2 struct和class区别

在C++中 struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同

区别：

  • struct 默认权限为公共
  • class 默认权限为私有

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class C1
{
   
    int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2
{
   
    int m_A;  //默认是公共权限
};
int main() {
   
    C1 c1;
    c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
    C2 c2;
    c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

12.1.3 成员属性设置为私有

优点1： 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限

优点2： 对于写权限，可以检测数据的有效性

示例：

#include <iostream>
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;
    }
    //获取年龄 
    int getAge() {
   
        return m_Age;
    }
    //设置年龄
    void setAge(int age) {
   
        if (age < 0 || age > 150) {
   
            cout << "外星人" << endl;
            return;
        }
        m_Age = 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("张三");
    cout << "姓名： " << p.getName() << endl;
    //年龄设置
    p.setAge(50);
    cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;
    //情人设置
    p.setLover("小红");
    //cout << "情人： " << p.m_Lover << endl;  //只写属性，不可以读取
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

12.2 对象的初始化和清理

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

12.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题，一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知，同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题

c++利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作

对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供编译器提供的构造函数和析构函数是空实现

构造函数： 主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用

析构函数： 主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作

构造函数语法： 类名(){}

构造函数，没有返回值也不写void；函数名称与类名相同；可以有参数，因此可以发生重载；程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用，而且只会调用一次

析构函数语法： ~类名(){}

析构函数，没有返回值也不写void；函数名称与类名相同，在名称前加上符号 ~；不可以有参数，因此不可以发生重载；程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用，而且只会调用一次

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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;
}

在这里插入图片描述

12.2.2 构造函数的分类及调用

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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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;
};
//调用无参构造函数
void test01() {
   
    Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
   
    //2.1  括号法，常用
    Person p1(10);
    //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
    //Person p2();
    //2.2 显式法
    Person p2 = Person(10);
    Person p3 = Person(p2);
    //Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后，马上析构
    //2.3 隐式转换法
    Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
    Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 
    //注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
    //Person p5(p4);
}
int main() {
   
    test01();
    //test02();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

12.2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

  • 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
  • 值传递的方式给函数参数传值
  • 以值方式返回局部对象

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
   
public:
    Person() {
   
        cout << "无参构造函数!" << endl;
        mAge = 0;
    }
    Person(int age) {
   
        cout << "有参构造函数!" << endl;
        mAge = age;
    }
    Person(const Person& 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
    ~Person() {
   
        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 test01() {
   
    Person man(100); //p对象已经创建完毕
    Person newman(man); //调用拷贝构造函数
    Person newman2 = man; //拷贝构造
    //Person newman3;
    //newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {
   }
void test02() {
   
    Person p; //无参构造函数
    doWork(p);
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
   
    Person p1;
    cout << (int*)&p1 << endl;
    return p1;
}
void test03()
{
   
    Person p = doWork2();
    cout << (int*)&p << endl;
}
int main() {
   
    //test01();
    //test02();
    test03();
    system("pause");
    return 0;
}

在这里插入图片描述

12.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数

  • 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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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;
}

在这里插入图片描述

12.2.5 深拷贝与浅拷贝

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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

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 age, int height) {
   
        cout << "有参构造函数!" << endl;
        m_age = age;
        m_height = new int(height);
    }
    //拷贝构造函数  
    Person(const Person& p) {
   
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
        //如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
        m_age = p.m_age;
        m_height = new int(*p.m_height);
    }
    //析构函数
    ~Person() {
   
        cout << "析构函数!" << endl;
        if (m_height != NULL)
        {
   
            delete m_height;
        }
    }
public:
    int m_age;
    int* m_height;
};
void test01()
{
   
    Person p1(18, 180);
    Person p2(p1);
    cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;
    cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height
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