C++保姆级教程---类篇，大致却又详细阐明类

一、函数重载

1、什么是函数重载

在同一作用域下，函数名相同、参数列表(参数个数或类型)不同的函数构成重载关系函数重载与返回值类型、参数无关

2、C++是如何实现函数重载的

通过g++ -S xxx.cpp 生成汇编代码得知，编译器会把函数的参数类型缩写后追加到函数名后面，也就是说编译时会给函数进行换名

3、extern “C”

因为C++编译器在编译函数调用语句时，会找换名后的函数调用，这样就无法调用到已经使用C编译器编译成功的函数了
使用 extern “C” 会让C++编译器按照C编译器的格式来翻译函数名，这样函数的声明与定义就匹配，就可以正确地调用C标准库、系统库函数

4、重载和隐藏

在同一作用域下同名不同参的函数构成重载关系
在不同作用域(父子类)下的同名函数遵循名字隐藏原则

5、参数的类型转换

当调用函数时，编译器会优先调用类型最精确的函数，如果没有则会做一定程度的类型提升或者是标准转换，而不是全部直接报错，但具体优先级与编译器有关，因此最优选择最准确的参数即可，否则容易产生函数调用的二义性

二、默认形参

1、什么是默认形参

C++中可以给函数的参数设置默认值，当函数调用者提供了实参则使用实参，如果没有提供则使用默认值

2、默认形参要靠右

如果函数有多个参数，设置了默认形参，必须遵循从右往左依次设置，否则有二义性

3、只能在函数声明处设置默认形参

如果函数声明与定义分开实现，只能在函数声明时设置默认形参，否则语法错误

4、默认形参可能会影响函数重载的效果

如果对同名函数进行了重载，又设置了默认形参，则调用时可能会有冲突
因此为重载过的函数设置默认形参是一定要小心

三、内联函数

1、普通函数

普通函数会被翻译成二进制指令存储在代码段，调用语句会生成一句跳转指令，并让程序跳转到该函数所在代码段处运行，运行结束再返回

2、内联函数

内联函数也会被翻译成二进制指令，调用语句不会生成跳转指令，而是直接把函数的二进制指令替换调用语句，这样既没有跳转也没有返回，而是直接往下执行被调函数，这种函数称为内联函数

3、显示内联和隐式内联

显示内联：在函数的返回值前面加 inline ，则该函数就以内联机制调用，但并不是所有编译器都支持内联机制，我们现在的g++ gcc都不支持
隐式内联：结构、联合、类中的成员函数会自动被当作内联函数处理

4、内联函数的适用条件

内联的优点：
    节约了函数跳转、返回、传参的时间，提高了代码的运行速度
内联的缺点：
    当多处调用内联函数时，它的二进制指令会被拷贝多份，产生代码冗余，导致最终的可执行文件增大
适用的条件：
    1、适合内容简单且一次调用多次执行的情况，因此不适合内容多且调用少的函数，因为这样节约的时间还弥补不了牺牲的内存空间
    2、带有递归属性的函数无法内联，编译器会自动屏蔽inline

5、内联函数(inline)与宏函数(#define)的相同点和不同点？

宏
    缺点：
    1.宏没有类型检测，不安全
    2.宏是在预处理时进行简单文本替换，并不是简单的参数传递（很难处理一些特定情况。例如：Add(z++)）
    3.使代码变长
    4.宏不能进行调试
    5.当预处理搜索#define定义的符号时，字符串常量并不被搜索
    优点：
    1.加快了代码的运行效率
    2.让代码变得更加的通用
内联函数
类中的成员函数是默认的内联函数
内联函数内不准许有循环语句和开关语句
内联函数的定义必须出现在第一次调用内联函数之前
    缺点：代码变长，占用更多内存
    优点：
    1.有类型检测，更加的安全
    2.内联函数是在程序运行时展开，而且是进行的是参数传递
    3.编译器可以检测定义的内联函数是否满足要求，如果不满足就会当作普通函数调用（内联函数不能递归，内联函数不能太大）
对比
    相同点：
    两者都是可以加快程序运行效率，使代码变得更加通用
    不同点：
    1.内联函数的调用是传参，宏定义只是简单的文本替换
    2.内联函数可以在程序运行时调用，宏定义是在程序编译进行
    3.内联函数有类型检测更加的安全，宏定义没有类型检测
    4.内联函数在运行时可调式，宏定义不可以
    5.内联函数可以访问类的成员变量，宏不可以
    6.类中的成员函数是默认的内联函数

四、引用

什么是引用：

引用是一种取别名的机制

为什么要使用指针：

1、跨函数共享变量(输出型参数)时，引用可替代
2、提高传参效率，引用可替代，且效率更高，引用不占字节
3、配合字符串时，string可以替代
4、配合堆内存使用，继续使用指针

什么情况下适合引用：

1、跨函数共享变量时，引用比指针安全(不存在空引用、极少出现野引用)、引用比指针更方便(不用取地址、解引用)
2、提高传参效率，引用的传参效率比指针还高，因为指针还需要4\8字节用于存储内存地址，而引用一个字节都不需要，但是引用与指针一样有被修改的风险，因此为了安全需要加const保护一下

重点：指针与引用的相同点和不同点：

相同点：

都可以跨函数共享变量、都可以提高函数传参效率、也都需要const进行保护

不同点：

1、引用是一种取别名的机制，指针是一种数据类型
2、引用不需要额外的存储空间，而指针需要4\8字节内存用于存储内存地址编号
3、引用不能更换指向目标，而指针可以更改指向
4、引用必须初始化，而指针可以不初始化
5、有空指针，但没有空引用
6、指针可以配合堆内存使用，引用不可以
7、可以定义指针数组，但不能定义引用数组(可以定义数组指针，也可以定义数组引用，可以定义函数指针，也可以定义函数引用)

使用引用时需要注意的问题：

1、引用必须初始化、不存在空的引用
2、可以引用右值，但必须使用const修饰
3、引用不可以修改目标
4、函数返回引用类型的数据时，不要返回局部变量的引用

五、强制类型转换

C语言中强制类型转换还能在C++中继续使用，因此C++中新的强制类型转换有点鸡肋

为什么C++要重新设计新的强制类型转换？

因为C语言中的强制类型转换太危险

为什么C++的强制类型转换设计的很复杂、使用麻烦？

因为C++之父认为只有在程序设计不合理的情况下，才需要进行强制类型转换，之所以设计复杂就是不想让程序员使用，从而反思、重新设计自己的代码

1、静态类型转换
    static_cast<目标类型名>(原数据)
    目标类型与原数据类型之间必须有一个方向可以自动类型转换，否则会出现错误

2、动态类型转换
    dynamic_cast<目标类型名>(原数据)
    目标类型与原类型之间必须存在继承关系，否则会出现错误

3、去常类型转换
    const_cast<目标类型名>(原数据)
    目标类型与原数据类型必须是指针或引用，并且除了是否带const属性区别之外，其它类型都必须相同，否则出错

4、重解释类型转换
    reinterpret_cast<目标类型名>(原数据)
    只能是把整数数据转换成指针、或者把指针转换成整数

六、面向对象与面向过程

关注的是如何解决问题、以及解决问题的步骤

面向对象：

抽象：先找出(想象出)能解决问题的"对象"，分析该对象解决问题所需要的属性(成员变量)和行为(成员函数)
   
封装：把抽象的结果封装成一个类(结构)，并给类的成员变量、成员函数设置相应的访问权限
(public\protected\private)
   
继承：
    1、在封装类之前先考虑现有的类是否有能解决一部分问题、如果有则把现有的类继承过来，在此基础上进行扩展，以此来节约解决问题的时间
    2、把一个复杂的问题分析拆解成若干个小问题，每个问题设计一个类去解决，最后把这些类通过继承合并到一个能解决最终问题的类中

多态：
    发出一个指令、系统会根据实际情况执行不同相应的操作，这种特征称之为多态(同一命令多种形态)
    例如重载过的函数，当调用函数时，编译器会根据参数的类型调用对应的重载版本，这就是一种多态
    而且具体调用哪个版本如果在编译时就能确定下来，这种重载称为编译时多态

特别注意：面向对象的行为细节依然是面向过程，因此面向对象只是从更高的维度去思考解决问题，而不是寻求解决问题的捷径

七、类和对象

什么是类和对象？

类是由程序员自己设计的一种数据类型，它里面包含了成员变量和成员函数两部分
而对象是类的实例化，其实可以理解为使用类创建的变量

类的设计和实例化:

class 类型
{
    成员变量;   //  类中成员默认属性是 private 私有
public:
    成员函数;
};

实例化：

方法1： 类名 类对象名;
方法2： 类名* p = new 类型;

类的声明、定义和实例化：

1、在头文件中声明类

class 类型
{
    成员变量;
public:
    返回值 函数名(参数列表);
};  //  分号也不能少

2、在源文件中定义类

返回值 类型::函数名(参数列表)
{
     //  成员函数内可以直接使用成员变量 不用. ->
}

注意：如果类的内容不多，可以考虑在头文件中全部实现出来

3、实例化：

方法1： 类名 类对象名;
方法2： 类名* p = new 类型;

八、访问控制限定符

private
    私有的，被它修饰的成员只能在类内访问，是类的默认访问属性
public
    公开的，被它修饰的成员可以在任何位置访问，一般把类的成员函数设置为公开的
protected
    保护的，被它修饰的成员可以在类内和子类中访问，但是不能在类外访问

九、构造函数

构造函数是类的同名成员函数，没有返回值，当实例化对象时它会自动执行，一般负责对类进行初始化、分配资源

class 类名
{
    int* p;
public:
    类名([参数])
    {
        p = new int;
    }
};

1、构造函数必须是public 否则无法实例化对象
2、构造函数可以重载，可以有多个版本
3、带参数的构造函数的调用方法：
    类名 对象名(实参);
    类名* 对象指针 = new 类名(实参);
4、默认情况下编译器会自动生成一个无参构造函数，该函数什么都不做，一旦显示地实现了构造函数，则编译器不生成该函数
    类名 对象名; //调用无参构造，如果没有无参构造，则报错
5、也可以通过设置构造函数的默认形参达到无参构造的效果
6、构造函数没有返回值
7、不要使用malloc为类实例化对象分配内存，因为malloc不会调用构造函数

十、析构函数

析构函数负责对类对象进行收尾工作，例如：释放类中的资源、保存数据等，当类对象销毁时会自动调用执行

class 类名
{
    int* p;
public:
    类名([参数])    //构造
    {
        p = new int;
    }
    ~类名()
    {
        delete p;
    }
};

1、析构函数也必须时public
2、没有返回值、参数、不能重载
3、当类对象生命周期完结、或者使用delete销毁对象时会自动调用析构函数
4、如果没有显示地实现析构函数，编译器也会自动生成一个什么都不干的析构函数
5、构造函数肯定会执行，但是析构函数不一定执行
6、不要使用free来销毁对象，因为不会执行析构函数

十一、初始化列表

初始化列表是构造函数的一种特殊语法，只能在构造函数中使用

class 类名
{
public:
    类名([参数]):成员名1(初始化数据),成员名2(初始化数据)...
    {
        //构造函数
    }
}

1、类的成员变量在老编译标准中不可以设置初始值，而且在构造函数执行之前成员变量都已经定义完毕，因此const属性的成员变量无法在构造函数内正常赋值初始化(新标准中可以直接设置初始值，但是也只能给常量，功能有限)
2、初始化列表先于构造函数执行的，初始化列表执行时类对象还没有构造完成，因此他是唯一(老标准)一种能给const属性成员变量赋值
3、当参数名与成员名相同时，初始化列表可以自动分辨成员名和参数名
4、当类中有类类型成员时，该成员的有参构造函数也可以在初始化列表中被执行