C++核心编程

C++核心编程

本阶段主要针对C++面向对象编程技术做详细讲解，探讨C++中的核心和精髓。

1 内存分配模型

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

使用意义：
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 程序执行前

关键词：static（静态）、const（常量）

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.

注：局部常量不在全局区，局部常量放在栈区！！！！

打印结果：

总结：

1. C++中在程序运行前分为全局区和代码区
2. 代码区特点是共享和只读
3. 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
4. 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
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

1.3 new操作符

关键词：new、delete

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（数组加一个[ ]）

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

意义：在堆区开辟数据，由程序员觉得数据的存在及释放

2 引用

2.1 引用的基本使用

语法：数据类型 &别名 = 原名

原理：指向同一地址，给变量起别名

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

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

意义 引用做函数传递

 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

示例

void mySwap03(int& a, int& b) {
    int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
/*形参可以修饰实参，这种方式相对于指针来说更简单：
      原因：是因为，函数里面的形参相当于对实参取了一个别名，这个时候还是操作的同一个地址。*/

意义：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

2.4 引用做函数返回值

意义：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，因为也是存在那个变量被编译器清楚 不可访问的问题
 用法：函数调用作为左值

语法：

int& test02(){}//函数声明
int& ref2 = test02();//如何接受返回值
test02() = 1000;//函数返回的是a的引用，也就是ref的别名 这句话实质上就是a =1000

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.
讲解示例：

//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
	//指针本身是不可以修改的
	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。但是咱们用的时候不要去想什么指针，就当作一个别名就可以

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

示例：

//引用使用的场景，通常用来修饰形参
//这个应用场景就是，咱们这个函数的目的只是为了做一下输出，
有的时候代码量多了，可能不小心在这个代码段里面就是修改这个参数的值，
加个const之后在这个函数体里面输入的值就不能被改变。
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;
}

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）{}

注意：

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，这样编译器会乱，不知道该听哪个函数的

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

3.2 函数占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，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

3.3 函数重载

作用 ：函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

• 同一个作用域下
• 函数名称相同
• 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

注意事项：

• 引用作为重载条件
• 函数重载碰到函数默认参数

示例：

void func(int &a)
{
	cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}
void func(const int &a)
//编译器会自动优化，const int &a = 10；因此这是合法代码
{
	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，因为变量可读可写，不符合const的定义
	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;
}

4 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，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类

4.1 封装

4.1.1 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 };

一些专业术语：

• 成员：属性和行为都叫类的成员
• 属性： 成员属性 成员变量
• 行为： 成员函数 成员方法

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 ：类内可以访问 类外可以访问
2. protected 保护权限：类内可以访问 类外不可以访问，儿子可以访问父亲中的保护内容
3. private 私有权限：类内可以访问 类外可以访问，儿子也不可以访问

4.2.2 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，从后面关于类内存分配可以，类中只有属性才会占用内存，而函数不占用类的内存，这也可以体现是struct和class是相似的数据类型。

区别：

• struct 默认权限为公共
• class 默认权限为私有

4.2.3 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比如通过添加成员方法来设置成员属性或者显示属性等等
优点2：对于写权限，我们可以检测数据的有效性，目的就是不让用户随便添加数据，比如用户输错了我们可以提示

4.2 对象的初始化和清理

4.2.1 构造函数和析构函数

目的：对象的初始化和清理

 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(){}

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

4.2.2 构造函数的分类及调用

拷贝构造：

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

示例：

//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;
 }
//拷贝构造函数先记住形式，const是防止你把原数据改了，目的是将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
Person(const Person& p) {
	age = p.age;
	cout << "拷贝构造函数!" << endl;
 }

//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

//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，原本没名字，放在等式左面，右面就是新的名字

//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 编译器会认为
//Person（p3）==Person p3
//这时候就会重定义
//Person p5(p4);
//Person（p3）

4.2.3 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：拷贝出一份对象给函数
• 以值方式返回局部对象：返回对象的时候重新拷贝了一份，原来的局部变量会销毁

示例：

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;
	/*局部对象会被销毁，但是会返回一个对象，这时候是拷贝了一个新对象返回去的
	在return p1之后函数结束之前创建拷贝*/
	cout << (int *)&p1 << endl;
	return p1;
}
void test03()
{
	Person p = doWork2();
	cout << (int *)&p << endl;
}

4.2.4 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

4.2.5 深拷贝和浅拷贝

意义：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数重新开辟空间，防止浅拷贝带来的问题（会反复删一个空的堆区数据）

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

示例：

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 << endl;
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.2.6 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）… {}

示例：

class Person {
public:
////传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
	cout << "mA:" << m_A << endl;
	cout << "mB:" << m_B << endl;
	cout << "mC:" << m_C << endl;
}
private:
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};

4.2.7 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

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？
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（先得要有零件，才能有整体）

4.2.8 静态成员

关键词static

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：因为静态成员变量是所有对象共用的，如果在类里面初始化，就会变成某个对象的独有成员了

 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：因为如果有多个对象的话，如果静态成员函数访问静态成员，函数就不知道是修改的那个对象的成员变量

4.3 C++对象模型和this指针

4.3.1 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

示例

/*空对象占用内存是1字节，C++编译器会给每个空对象分配一个字节的空间
是为了区分空对象占内存的位置
每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址，如果对象有一个int型的变量
，这个时候需要4个字节
*/
class Person {
public:
Person() {
mA = 0;
}
//非静态成员变量占对象空间
int mA;
//静态成员变量不占对象空间
static int mB;
//函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
void func() {
cout << "mA:" << this->mA << endl;
}
//静态成员函数也不占对象空间
static void sfunc() {
}
};
int main() {
cout << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}

4.3.2 this指针概念

this指针的意义，当写程序的时候不知道下一次该干嘛，就this->，此时会弹出成员列表，于是就有思路了

通过4.3.1我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码
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

示例：

class Person
{
public:
Person(int age)
{
	//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
	this->age = age;
}

/*为啥返回引用：
从4.2.4可以知道，返回是Person的时候，这个时候系统
会拷贝一个新的对象，已经不是原来的对象了。
因此我们需要返回引用，这个时候对象是没改变的*/
Person& PersonAddPerson(Person p)
{
	this->age += p.age;
	//返回对象本身
	return *this;
}
	int age;
};
void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
	
	Person p2(10);
	//链式编程思想
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.3.3 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

示例：

//空指针访问成员函数
class Person {
public:
	void ShowClassName() {
		cout << "我是Person类!" << endl;
	}
	void ShowPerson() {
		if (this == NULL) {
		//防止this指针为空，可以提高代码的健壮性
		return;
		}
		cout << mAge << endl;
	}
public:
	int mAge;
};
void test01()
{
	Person * 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，
	//就不可以了因为此时this是一个空指针，还访问了里面的成员
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.3.4 const修饰成员函数

关键词：const，常函数、常对象、mutable

意义：mutable修饰的属性可以被常对象和常函数修改

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 也可以修改mutable修饰的变量

示例：

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
	//加const，修饰的是this指向，让指针指向的值也不可以修改
	void ShowPerson() const {
		//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;
}

4.4 友元

关键词：friend

生活中你的家有客厅(Public)，有你的卧室(Private)
客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去
但是呢，你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。

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

用法

friend void goodGay(Building * building);
friend class goodGay;
friend void goodGay::visit();

4.5 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

意义：对已有的运算符重新进行定义

一、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

class Person {
public:
	Person() {};
	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	//成员函数实现 + 号运算符重载
	Person operator+(const Person& p) {
		Person temp;
		temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
		temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
		return temp;
	}
public:
	int m_A;
	int m_B;
};
//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
	// Person temp(0, 0);
	// temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
	// temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
	// return temp;
//}
//运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val)
{
	Person temp;
	temp.m_A = p2.m_A + val;
	temp.m_B = p2.m_B + val;
	return temp;
}
void test() {
	Person p1(10, 10);
	Person p2(20, 20);
	
	//成员函数方式
	Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
	cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;
	
	Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
	cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

  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，比如把加号写成内部是减的实现

二、左移运算符重载
作用：可以输出自定义数据类型

class Person {
	friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	//成员函数 实现不了 p << cout 不是我们想要的效果
	//void operator<<(Person& p){
	//}
private:
	int m_A;
	int m_B;
};
//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
	out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
	return out;
}

void test() {
	Person p1(10, 20);
	cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程
}
int main() {
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

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

三、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

class MyInteger {
	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
	MyInteger() {
		m_Num = 0;
	}
	//前置++
	MyInteger& operator++() {
		//先++
		m_Num++;
		//再返回
		return *this;
	}
	//后置++
	MyInteger operator++(int) {
		//int是为了编译器能够区分是前置还是后置
		//先返回
		MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
		m_Num++;
		return temp;
	}
private:
	int m_Num;
};
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
	out << myint.m_Num;
	return out;
}
//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
	MyInteger myInt;
	cout << ++myInt << endl;
	cout << myInt << endl;
}
//后置++ 先返回 再++
void test02() {
	MyInteger myInt;
	cout << myInt++ << endl;
	cout << myInt << endl;
}
int main() {
	test01();
	//test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：前置递增返回引用，后置递增返回值

四、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

示例：

lass Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		//将年龄数据开辟到堆区
		m_Age = new int(age);
	}
	
	//重载赋值运算符
	Person& operator=(Person &p)
	{
		if (m_Age != NULL)
		//要先把自己在堆上的数据释放干净
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		//编译器提供的代码是浅拷贝
		//m_Age = p.m_Age;
		
		//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
		m_Age = new int(*p.m_Age);
		
		//返回自身
		return *this;
}

	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}
	
	//年龄的指针
	int *m_Age;
};
void test01()
{
	Person p1(18);
	Person p2(20);
	Person p3(30);
	p3 = p2 = p1; //赋值操作，这个链式操作啊都要注意返回值的问题，有的地方返回的是void就不能继续操作了
	cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
	cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;
}
int main() {
	test01();
	//int a = 10;
	//int b = 20;
	//int c = 30;
	//c = b = a;
	//cout << "a = " << a << endl;
	//cout << "b = " << b << endl;
	//cout << "c = " << c << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

五、关系运算符重载函数调用运算符重载

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

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	};
	
	bool operator==(Person & p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}
	
	bool operator!=(Person & p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return false;
		}
		else
		{
			return true;
		}
	}
	
	string m_Name;
	int m_Age;
};
void test01()
{
	//int a = 0;
	//int b = 0;
	
	Person a("孙悟空", 18);
	Person b("孙悟空", 18);
	
	if (a == b)
	{
		cout << "a和b相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a和b不相等" << endl;
	}
	if (a != b)
	{
		cout << "a和b不相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a和b相等" << endl;
	}
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

六、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

class MyPrint
{
public:
	void operator()(string text)
	{
		cout << text << endl;
	}
};
void test01()
{
	//重载的（）操作符 也称为仿函数
	MyPrint myFunc;
	myFunc("hello world");
	//这玩意儿非常像一个函数，因此称之为仿函数
}

class MyAdd
{
public:
	int operator()(int v1, int v2)
	{
		return v1 + v2;
	}
};

void test02()
{
	MyAdd add;
	int ret = add(10, 10);
	cout << "ret = " << ret << endl;
	
	//匿名对象调用
	cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
	//MyAdd（）是一个匿名对象，这种方式可以不创建对象
}

int main() {
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

4.6 继承

继承是面向对象三大特性之一

意义：减少重复代码

4.6.1 继承的基本语法

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。

4.6.2 继承方式

继承方式一共有三种：

• 公共继承
• 保护继承
• 私有继承

4.6.3 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？

也就是父类所有的所有属性都会被子类继承下去，父类中私有成员属性是被编译器隐藏了，因此是访问不到，但是确实被继承下去，也会分配对应的内存空间

4.6.4 继承中构造和析构顺序

关键词 作用域::

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

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

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

4.6.5 继承同名成员的处理方式

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

4.6.6 继承同名静态成员处理方式

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

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

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），因为这些数据本身就是公用的。所有可以不用具体指定某一个对象去访问成员

4.6.7 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

4.6.8 菱形继承

关键词：virtual继承，即虚继承

意义：解决菱形继承问题

原理：维护一个内部指针让子类始终指向同一个父类属性

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：

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。

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;
	//年龄只要一份就可以了
	
	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
  

4.7 多态

多态是C++面向对象三大特性之一

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

下面通过案例进行讲解多态

class Animal
{
public:
	//Speak函数就是虚函数
	//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 << "动物在说话" << endl;
	}
};

class Cat :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

class Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//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

/*如果没有别的方法的话，dospeak（cat）会输出动物在说话，这是因为早绑定的原因
在编译阶段就确定了函数的地址*/
void DoSpeak(Animal & 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
/*与重载不一样，重写是返回值 函数名字 参数列表都要完全一致，这时候的
virtual可写可不写*/
//多态使用：
//父类指针或引用指向子类对象:比如上面的Animal &animal = cat
void test01()
{
	/*父类的引用 指向一个子类对象： Animal &animal = cat；这是允许的
这里本意是想让猫说话，这里做法就需要使用动态多态，这dospeak函数的地址就得运行
的过程去绑定*/
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);
	
	Dog dog;
	DoSpeak(dog);
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

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

4.7.2 多态案例-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

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




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

4.7.3 纯虚函数和抽象类

关键词：纯虚函数

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
  

4.7.4 虚析构和纯虚析构

关键词：虚析构和纯虚析构

意义：如果子类中有属性开辟到堆区，让父类指针可以调用子类析构代码删除堆区内存

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，加上虚析构之后，就可以去调用子类的析构代码了，这里编译器怎么实现就不用去了解了。

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：
virtual ~类名(){}
纯虚析构语法：
virtual ~类名() = 0;
类名::~类名(){} （需要声明+实现）

5 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

5.1 文本文件

5.1.1 写文件

写文件步骤如下：

1. 包含头文件
   #include
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();
   
   

5.1.2 读文件

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
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();

#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open("test.txt", ios::in);
	
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}
//第一种方式
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs >> buf)
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第二种
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第三种
//string buf;
//while (getline(ifs, buf))
//{
// cout << buf << endl;
//}
	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)
	{
		cout << c;
	}
	ifs.close();
}

int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

5.2 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

5.2.1 写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型 ： ostream& 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

#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; }

5.2.2 读文件

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

#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;
}