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1 内存分区模型
C++程序在执行时,将内存大方向划分为4个区域
代码区:存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理
全局区:存放全局变量和静态变量以及全局常量、字符串常量
栈区:由编译器自动分配释放,存放函数的形式参数值,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
不同区域存放的数据,赋予不同的生命周期,给我们更大的灵活编程
1.1 程序运行前
在程序编译后,生成了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-代码的二进制
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
C++中在程序运行前分为全局区和代码区:
代码区特点是共享和只读。全局区中存放全局变量、静态变量、常量。常量中存放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
栈:是连续的空间。堆:不是连续的空间
1.3 new操作符
C++中利用new操作符在堆区开辟数据。堆区开辟的数据,由程序员手动开辟,手动释放,释放利用操作符 delete 。语法:数据类型* a = new 数据类型()
。利用new创建的数据,会返回该数据对应类型的指针。
#include<iostream>
using namespace std;
//全局变量:不在函数体内的变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;
//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;
//栈区:
int* func(int b)//形参数据也会放在栈区
{
b = 100;
int a = 10; //创建局部变量
return &a; //返回局部变量的地址。不可以!!!
//return &b; //返回形参的地址。不可以!!!
}
//堆区 利用new在堆区开辟内存
int* func1()
{
//指针本质为局部变量 放在栈区,指针保存的数据放在了堆区
int* a = new int(10); //堆区中新建int=10 数据类型* a = new 数据类型(值)
cout << "*****: " << &a << endl; //005EFB58 //指针的栈区地址
cout << "*****: " << a << endl; //0099B650 //指向的堆区地址
cout << "*****: " << *a << endl; //10 //堆区的数据
return a; //返回堆区的地址
}
int main() {
//创建局部变量
int a = 10;
int b = 10;
cout << "局部变量a地址为: " << &a << endl; //003EFD9C
cout << "局部变量b地址为: " << &b << endl;
cout << "全局变量g_a地址为: " << &g_a << endl;//004AC000
cout << "全局变量g_b地址为: " << &g_b << endl;
//静态变量 在普通变量前面加static
static int s_a = 10;
static int s_b = 10;
cout << "静态变量s_a地址为: " << &s_a << endl; //004AC008
cout << "静态变量s_b地址为: " << &s_b << endl;
cout << "字符串常量地址为: " << &"hello world" << endl;//004A9BF4
cout << "字符串常量地址为: " << &"hello world1" << endl;
cout << "全局常量c_g_a地址为: " << &c_g_a << endl;//004A9B30
cout << "全局常量c_g_b地址为: " << &c_g_b << endl;
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 10;
cout << "局部常量c_l_a地址为: " << &c_l_a << endl;//003EFD84
cout << "局部常量c_l_b地址为: " << &c_l_b << endl;
//栈区开辟的数据由编译器自动释放
int a1 = 1;
int* p = func(a1);
cout << *p << endl; //第一次可以打印正确的数据,是因为编译器做了一次保留
cout << *p << endl; //输出乱码,因为编译器不再保留
//堆区 程序结束时由操作系统回收。
int* p1 = func1();
cout << *p1 << endl; //第一次可以打印正确的数据,是因为编译器做了一次保留
cout << *p1 << endl; //输出乱码,因为编译器不再保留
//利用delete 变量名释放堆区数据
delete p1;
//cout << *p1 << endl; //报错,释放的空间不可访问。读取访问权限冲突
//堆区 利用new在堆区开辟数组 10代表数组有10个元素 返回数组地址
int* arr = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
arr[i] = i + 100; //存放数据
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;//打印操作
}
//释放数组 delete[] 数组变量名
delete[] arr;
/*for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << arr[i] << endl;//打印操作
}*/
system("pause");
return 0;
}
2 引用
2.1 引用的基本使用
给变量起别名。语法: 数据类型& 别名 = 原名
2.2 引用注意事项
引用必须初始化。引用在初始化后,不可以改变为其他变量的别名
2.3 引用做函数参数
函数传参时,可以利用引用的技术让形参修饰实参。可以简化指针修改实参。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
引用是可以作为函数的返回值存在的。不要返回局部变量引用。函数调用作为左值
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。C++推荐用引用技术,因为语法方便,引用本质是指针常量,但是所有的指针操作编译器都帮我们做了
2.6 常量引用
常量引用主要用来修饰形参,防止误操作。在函数形参列表中,可以加const修饰形参,防止形参改变实参。
#include<iostream>
using namespace std;
//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//4. 引用做函数返回值
//不要返回局部变量引用 &表示以引用方式返回
int& test01() {
int a = 10; //局部变量 栈区
return a;
}
//可以返回静态变量引用
int& test02() {
static int a = 20;//全局区数据在系统结束后释放
return a;
}
//5. 引用的本质
//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
}
//6. 引用使用的场景,通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
//v += 10;//不可修改
cout << v << endl;
}
int main() {
// 引用的基本语法
int a = 10;//开辟一块内存,四个字节,存的值为10,用a操作数据
// 数据类型& 别名 = 原名
//int& b = 10;//引用必须引一块合法的内存空间
int& b = a;//给用户起别名,用b来操作内存,b和a访问内存相同
cout << "a = " << a <<" "<<&a << endl;//10 00BBF7A4
cout << "b = " << b << " "<< &b << endl;//10 00BBF7A4
b = 100;
cout << "a = " << a << endl;//100
cout << "b = " << b << endl;//100
// 引用注意事项
int a1 = 10;
int b1 = 20;
//int &c; //错误,引用必须初始化
int& c1 = a1; //一旦初始化后,就不可以更改为其他变量的别名
c1 = b1; //这是赋值操作,不是更改引用
cout << "a = " << a1 << " " << &a1 << endl;//20 0055F85C
cout << "b = " << b1 << " " << &b1 << endl;//20 0055F850
cout << "c = " << c1 << " " << &c1 << endl;//20 0055F85C
//引用做函数参数
int a2 = 10;
int b2 = 20;
mySwap01(a2, b2);
cout << "a:" << a2 << " b:" << b2 << endl;//10 20
mySwap02(&a2, &b2);
cout << "a:" << a2 << " b:" << b2 << endl;//20 10
a2 = 10;
b2 = 20;
mySwap03(a2, b2);
cout << "a:" << a2 << " b:" << b2 << endl;//20 10
//不能返回局部变量的引用
int& ref = test01();
cout << "ref = " << ref << endl;//10
cout << "ref = " << ref << endl;//a的内存已经释放,类似指针
//返回静态变量的引用
int& ref2 = test02();
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
//如果函数调用做左值,那么必须返回引用
//即如果函数返回值为引用,函数调用可以作为左值
test02() = 1000;//相当于a=1000 ref2是a的别名
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;//1000
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;//1000
//引用本质
int a3 = 10;
//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改,也说明为什么引用不可更改
int& ref1 = a3;
ref1 = 20; //内部发现ref是引用,自动帮我们转换为: *ref = 20;
cout << "a:" << a3 << endl;//20
cout << "ref:" << ref1 << endl;//20
func(a3);
cout << "ref:" << ref1 << endl;//100
//常量引用
//int& ref2 = 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& ref3 = 10;
//ref3 = 100; //加入const后不可以修改变量
//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
int a4 = 10;
showValue(a4);
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。返回值类型 函数名 (参数= 默认值){}
。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。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。反之也是。
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){}
。
3.3 函数重载
3.3.1 函数重载概述
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
3.3.2 函数重载注意事项
引用作为重载条件。函数重载碰到函数默认参数。碰到默认参数产生歧义,需要避免。
#include<iostream>
using namespace std;
//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
int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
return a + b + c;
}
//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;
}
//函数占位参数,占位参数也可以有默认参数
//由于函数体中接收不到后面的参数,所以目前课程还用不到,后续会讲
void func1(int a, int) {
cout << "this is func1" << endl;
}
void func3(int a, int = 10) {
cout << "this is func3" << endl;
}
//函数重载
//函数重载需要函数都在同一个作用域下,全局作用域
//函数名称相同
//参数类型 个数 顺序不同
void func4()
{
cout << "func4 的调用!" << endl;
}
void func4(int a)
{
cout << "func4 (int a) 的调用!" << endl;
}
void func4(double a)
{
cout << "func4 (double a)的调用!" << endl;
}
//顺序不同
void func4(int a, double b)
{
cout << "func4 (int a ,double b) 的调用!" << endl;
}
void func4(double a, int b)
{
cout << "func4 (double a ,int b)的调用!" << endl;
}
//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func4(double a, int b)
//{
// cout << "func4 (double a ,int b)的调用!" << endl;
//}
//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件 两个属于类型不同
void func5(int& a)
{
cout << "func5 (int &a) 调用 " << endl;
}
void func5(const int& a)
{
cout << "func5 (const int &a) 调用 " << endl;
}
//2、函数重载碰到函数默认参数
void func6(int a, int b = 10)
{
cout << "func6(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}
void func6(int a)
{
cout << "func6(int a) 调用" << endl;
}
int main() {
cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;//50
cout << "ret = " << func(100) << endl;//120
cout << "ret = " << func2() << endl;//20
func1(10, 10); //占位参数必须填补
func3(10); //有默认值,所以可以不用填补
func4();
func4(10);
func4(3.14);
func4(10, 3.14);
func4(3.14, 10);
int a = 10;
func5(a); //默认先调用无const
func5(10);//调用有const 由于int& a=10不合法
//func6(10); //碰到默认参数产生歧义,需要避免,有两个重载,传两个参数时编译器走func6(int a, int b = 10)调用
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,对象有其属性和行为。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。类中的属性和行为统一称为成员。 属性即成员属性 成员方法、行为即成员函数 成员方法
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 };
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 子类也可以访问父类中的保护内容、private 私有权限 类内可以访问 类外不可以访问 子类也不可以访问。后两者继承时才可以体现区别。
4.1.2 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:struct 默认权限为公共、class 默认权限为私有
4.1.3 成员属性设置为私有
将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限。对于写权限,我们可以检测数据的有效性
#include<iostream>
using namespace std;
const double PI = 3.14;//圆周率
//封装的意义
//将属性和行为作为一个整体,用来表现生活中的事物。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
int m_r;//属性 变量 半径
//行为 函数 获取到圆的周长
double calculateZC()
{
//2 * pi * r
//获取圆的周长
return 2 * PI * m_r;
}
};
//学生类
class Student {
public:
void setName(string name) {//用行为给属性赋值
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;
};
//三种权限
//公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 protected 类内可以访问 类外不可以访问 子类也可以访问父类中的保护内容
//私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问 子类也不可以访问
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"; //类内访问
m_Car = "ro";
m_Password = 123456;
}
};
//struct和class区别
class C3
{
int m_A; //class默认是私有权限
};
struct C4
{
int m_A; //struct默认是公共权限
};
//成员属性设置为私有
class Person1 {
public:
//姓名设置可读可写 对于写权限,可以检测数据的有效性
void setName(string name) {
//名字必须是zz
if (name == "zz") {
m_Name = name;
}
else {
return;
}
}
string getName()
{
return m_Name;
}
//获取年龄
int getAge() {
m_Age = 0;
return m_Age;
}
//设置hobby
void sethobby(string hobby) {
m_hobby = hobby;
}
private:
string m_Name; //可读可写 姓名
int m_Age; //只读 年龄
string m_hobby; //只写 hobby
};
int main() {
//通过圆类创建圆的对象。c1就是一个具体的圆。实例化
Circle c1;
c1.m_r = 10; //给圆对象的属性 进行赋值操作
//2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为: " << c1.calculateZC() << endl;
Student stu;
stu.setName("zz");
stu.setID(333);
stu.showStudent();
Person p;
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
p.func();
//struct和class区别
C3 c3;
//c3.m_A = 10; //错误,class访问权限是私有
C4 c4;
c4.m_A = 10; //正确,struct访问权限是公共
Person1 p1;
//姓名设置
p1.setName("zz");
cout << "姓名: " << p1.getName() << endl;
//年龄设置
p1.getAge();
cout << "年龄: " << p1.getAge() << endl;
//情人设置
p1.sethobby("tea");
system("pause");
return 0;
}
练习案例1:设计立方体类
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
//创建立方体类
class Cube
{
private:
//属性 一般设置为私有 长宽高
int m_L;
int m_W;
int m_H;
public:
//设置长
void setL(int L)
{
m_L = L;
}
//获取长
int getL()
{
return m_L;
}
//设置宽
void setW(int W)
{
m_W = W;
}
//获取宽
int getW()
{
return m_W;
}
//设置高
void setH(int H)
{
m_H = H;
}
//获取高
int getH()
{
return m_H;
}
//行为 1、获取立方体面积
int getS()
{
return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
}
//行为 2、获取立方体体积
int getV()
{
return m_L * m_W * m_H;
}
//行为 3、利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool isSame01(Cube& b)//只需要传另一个立方体进来与类内的立方体进行比较
{
if (m_L == b.getL() && m_W == b.getW() && m_H == b.getH())
return true;
else
return false;
}
};
//全局函数
bool isSame02(Cube a, Cube b)
{
if (a.getL() == b.getL() && a.getW() == b.getW() && a.getH() == b.getH())
return true;
return false;
}
int main()
{
//创建一个立方体对象
Cube a1;
a1.setL(10);
a1.setW(10);
a1.setH(10);
cout << "立方体a1的面积为:" << a1.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为:" << a1.getV() << endl;
Cube a2;
a2.setL(10);
a2.setW(10);
a2.setH(12);
cout << "立方体a1的面积为:" << a2.getS() << endl;
cout << "立方体a1的体积为:" << a2.getV() << endl;
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
bool flag = a2.isSame01(a1);
if (flag)
cout << "成员函数判断:立方体a1与立方体a2相等" << endl;
else
cout << "成员函数判断:立方体a1与立方体a2不相等" << endl;
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool ret = isSame02(a1, a2);
if (ret)
cout << "全局函数判断:立方体a1与立方体a2相等" << endl;
else
cout << "全局函数判断:立方体a1与立方体a2不相等" << endl;
system("pause");
return 0;
}
4.2 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。
4.2.1 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就对其使用,后果是未知的。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: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: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:函数名(){}
构造函数,没有返回值也不写void
函数名称与类名相同
构造函数可以有参数,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:~函数名(){}
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 ~
析构函数不可以有参数,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
4.2.2 构造函数的分类及调用
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
#include<iostream>
using namespace std;
class Person2
{
public:
//构造函数 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
Person2()
{
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数 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
~Person2()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{ //局部变量,出了作用域就销毁对象
Person2 p; //创建对象自动调用构造函数,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
}
//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造 无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造
class Person3 {
public:
//无参(默认)构造函数 普通构造
Person3() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数 普通构造
Person3(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数 引用方法传参
Person3(const Person3& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person3() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
void test02() {
//默认构造函数调用
//调用无参构造函数
Person3 p1;
//调用有参的构造函数
//括号法,常用
Person3 p2(10);
Person3 p3(p2); //p3.age=p2.age
//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void func();
//Person p4();
//显式法
Person3 p4 = Person3(10);//有参构造
Person3 p5 = Person3(p2);//拷贝构造
Person3(10);//单独写就是匿名对象 当前行执行结束之后,系统立即回收匿名对象,马上析构
//Person3(p4);//不能利用拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器会认为是对象声明
//Person3(p4) === Person3 p4 报错P4重定义
// 隐式转换法
Person3 p6 = 10; // 相当于Person3 p6 = Person(10);
Person3 p7 = p4; // 拷贝构造 相当于Person3 p7 = Person(p4);
}
int main() {
test01();//Person的构造函数调用 Person的析构函数调用
Person2 p;//Person的构造函数调用 请按任意键继续. . .Person的析构函数调用
//由于全局变量程序运行完成后释放,即return0后。所以在最后进行析构函数的调用
test02();
system("pause");
return 0;
}
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、以值方式返回局部对象
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++不再提供默认无参构造,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。
#include<iostream>
using namespace std;
class Person4 {
public:
Person4() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person4(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person4(const Person4& 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
~Person4() {
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 test03() {
Person4 man(20); //man对象已经创建完毕
Person4 newman(man); //调用拷贝构造函数
Person4 newman2 = man; //拷贝构造
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person4 p1) {}
void test04() {
Person4 p; //无参构造函数
doWork(p);//拷贝构造函数! Person4 p1 = p
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person4 doWork2()
{
Person4 p1;
cout << (int*)&p1 << endl; //对象地址 001EF740
return p1; //拷贝构造函数!
}
void test05()
{
Person4 p = doWork2();
cout << (int*)&p << endl; //对象地址 001EF838
}
//构造函数调用规则
void test06()
{
Person4 p1(18);
//如果不写拷贝构造Person4(const Person4& p)函数 编译器会自动添加拷贝构造,并且做浅拷贝操作
Person4 p2(p1);
cout << "p2的年龄为: " << p2.mAge << endl;
}
void test07()
{
//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
Person4 p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造,会出错:不存在默认构造函数
Person4 p2(10); //用户提供的有参
Person4 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
Person4 p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造,会出错
Person4 p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参构造,会出错
Person4 p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
int main() {
test03();
test04();
test05();
test06();
test07();
system("pause");
return 0;
}
4.2.5 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。如果属性有在堆区开辟的,一定要自己提供拷贝构造函数,防止浅拷贝带来的问题。
#include<iostream>
using namespace std;
class Person5 {
public:
Person5() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
Person5(int age, int height) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
m_age = age;
m_height = new int(height);
}
//若不定义拷贝构造函数,则编译器自定义浅拷贝。
//拷贝构造函数
Person5(const Person5& 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 = p.m_height; //编译器默认实现为此行代码
m_height = new int(*p.m_height);//堆区 深拷贝
}
//析构函数 将堆区开辟数据释放
~Person5() {
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height;//手动释放堆区数据
m_height = NULL;
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test08()
{
Person5 p1(18, 180);
Person5 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() {
test08();
system("pause");
return 0;
}
4.2.6 初始化列表
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)... {}
#include<iostream>
using namespace std;
class Person1 {
public:
//传统方式初始化
/*Person1(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
Person1(int a, int b, int c):m_A(a), m_B(b), m_C(c) {
cout << "mA:" << m_A << endl;
}
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;
};
int main() {
Person1 p(2, 3, 4);
p.PrintPerson();
system("pause");
return 0;
}
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。例如:
class A {}
class B
{
A a;
}
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: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
#include<iostream>
using namespace std;
class Phone
{
public:
Phone(string name)
{
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造" << endl;
}
~Phone()
{
cout << "Phone析构" << endl;
}
string m_PhoneName;
};
class Person6
{
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
Person6(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造" << endl;
}
~Person6()
{
cout << "Person析构" << endl;
}
void playGame()
{
cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
}
string m_Name;
//当类中成员是其他类对象时,我们称该成员为对象成员
Phone m_Phone;
};
void test09()
{
//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 Person析构-->Phone析构
Person6 p("张三", "苹果X");//Phone构造-->Person构造
p.playGame();
}
int main() {
test09();
system("pause");
return 0;
}
4.2.8 静态成员
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
*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
#include<iostream>
using namespace std;//12
class Person7{
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点:
//1 在编译阶段分配内存
//2 类内声明,类外初始化
//3 所有对象共享同一份数据
private:
static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
//类外初始化
int Person7::m_A = 10;//person作用域下的静态变量
int Person7::m_B = 10;
void test10()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person7 p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person7 p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//cout << "m_B = " << p1.m_B << endl;//私有权限访问不到
//2、通过类名
cout << "m_A = " << Person7::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person7::m_B << endl; //私有权限访问不到
}
//静态成员函数
class Person8
{
public:
//静态成员函数特点:
//1 程序共享一个函数
//2 静态成员函数只能访问静态成员变量
static void func()
{
cout << "func调用" << endl;
m_A = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量
//m_B = 100; //错误,不可以访问非静态成员变量
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2()
{
cout << "func2调用" << endl;
}
};
int Person8::m_A = 10;//类外初始化
void test11()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person8 p1;
p1.func();
//2、通过类名
Person8::func();
//Person8::func2(); //私有权限访问不到
}
int main() {
test10();
test11();
system("pause");
return 0;
}
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的内容。
4.3.2 this指针概念
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–p1调用成员函数,this就指向p1。this指针是隐含在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
–>this 指向p1,*this解出p1
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
4.3.4 const修饰成员函数
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
#include<iostream>
using namespace std;
class Person9 {
};
class Person8 {
public:
Person8() {
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() {}
//静态成员函数也不占对象空间
static void sfunc() {
}
};
//this指针概念
class Person10
{
public:
Person10(int age)
{
//age = age;//p1.age = -858993460 由于编译器无法区分形参和成员变量
//1、当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分
this->age = age;
}
//返回引用
Person10& PersonAddPerson(Person10 p)
{
this->age += p.age;
//返回对象本身,可以继续调用
return *this;
}
int age;
};
void test12()
{
Person10 p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person10 p2(10);
p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
//空指针访问成员函数
class Person11 {
public:
void ShowClassName() {
cout << "我是Person类!" << endl;
}
void ShowPerson() {
if (this == NULL) {
return;
}
cout << mAge << endl; //mAge前默认添加了this->mAge
}
public:
int mAge;
};
void test13()
{
Person11* 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 报错是因为传入的指针为空 加入if判断
}
//const修饰成员函数
class Person12 {
public:
Person12() {
//this指针的本质为指针常量,指向不可修改,值可以修改 Person12* const this
m_A = 0;
m_B = 0;
}
//如果想让指针指向的值也不可以修改,需要声明常函数 const Person12* const this
void ShowPerson() const {
//this->m_A = 100; //this指针指向对象的数据不可以修改
//m_A = 10;
//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;
m_B = 10;
}
void MyFunc(){
}
public:
int m_A;
mutable int m_B; //使得在常函数中依然可以修改
};
//const修饰对象 常对象
void test14() {
const Person12 person; //常量对象
cout << person.m_A << endl;
//person.m_A = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
person.m_B = 100; //常对象可以修改mutable修饰成员变量
//常对象只能调用常函数
person.ShowPerson();//常对象只能调用const的函数
//person.MyFunc(); //常对象不能调用非常函数
}
int main() {
Person8 p1;
cout << sizeof(Person8) << endl;//4
cout << sizeof(p1) << endl;//4
//空对象占用内存空间为1字节
//C++编译器会给每一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份独一无二的内存地址
Person9 p;
cout << sizeof(p) << endl;//1
//this指针概念
test12();
//空指针访问成员函数
test13();
test14();
system("pause");
return 0;
}
4.4 友元
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
#include<iostream>
using namespace std;
//全局函数做友元
class Building
{
//告诉编译器goodGay全局函数是Building类的好朋友,可以访问类中的私有内容
friend void goodGay(Building* building);
public:
Building()//构造函数
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom; //卧室
};
//全局函数
void goodGay(Building* building)
{
cout << "好基友正在访问: " << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问: " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test15()
{
Building b;
goodGay(&b);
}
//类做友元
class Building1;//告诉building后面会写这个类
class goodGay1
{
public:
goodGay1();
void visit();//参观函数访问building1中的属性
private:
Building1* building;
};
class Building1
{
//告诉编译器goodGay类是Building类的好朋友,可以访问到Building类中私有内容
friend class goodGay1;
public:
Building1();//声明
public:
string m_SittingRoom1; //客厅
private:
string m_BedRoom1;//卧室
};
Building1::Building1()//实现
{
this->m_SittingRoom1 = "客厅";
this->m_BedRoom1 = "卧室";
}
goodGay1::goodGay1()
{
building = new Building1;
}
void goodGay1::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom1 << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom1 << endl;
}
void test16()
{
goodGay1 gg;
gg.visit();
}
//成员函数做友元
class Building2;
class goodGay2
{
public:
goodGay2();
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友,可以访问Building中私有内容
void visit2();
private:
Building2* building1;
};
class Building2
{
//告诉编译器goodGay类中的visit成员函数是Building好朋友,可以访问私有内容
friend void goodGay2::visit();
public:
Building2();
public:
string m_SittingRoom2; //客厅
private:
string m_BedRoom2;//卧室
};
Building2::Building2()
{
this->m_SittingRoom2 = "客厅";
this->m_BedRoom2 = "卧室";
}
goodGay2::goodGay2()
{
building1 = new Building2;
}
void goodGay2::visit()
{
cout << "好基友1正在访问" << building1->m_SittingRoom2 << endl;
cout << "好基友1正在访问" << building1->m_BedRoom2 << endl;
}
void goodGay2::visit2()
{
cout << "好基友2正在访问" << building1->m_SittingRoom2 << endl;
//cout << "好基友2正在访问" << building1->m_BedRoom2 << endl;//
}
void test17()
{
goodGay2 gg;
gg.visit();
gg.visit2();
}
int main() {
test15();
test16();
test17();
system("pause");
return 0;
}
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
4.5.1 加号运算符重载
实现两个自定义数据类型相加的运算,对于内置的数据类型(int double float)的表达式的的运算符是不可能改变的。
#include<iostream>
using namespace std;
class Person13 {
public:
Person13() {};
Person13(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数实现 + 号运算符重载
//person13 p3 = p1.operator+(p2)==>可以简化为person13 p3 = p1 + p2
Person13 operator+(const Person13& p) {
Person13 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
//person13 p3 = operator+(p1,p2)==>可以简化为person13 p3 = p1 + p2
/*Person13 operator+(const Person13& p1, const Person13& p2) {
Person13 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 也可以函数重载
Person13 operator+(const Person13& p2, int val)
{
Person13 temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test18() {
Person13 p1(10, 10);
Person13 p2(20, 20);
//成员函数方式
Person13 p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;
Person13 p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test18();
system("pause");
return 0;
}
4.5.2 左移运算符重载
可以输出自定义数据类型,重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型
#include<iostream>
using namespace std;
class Person14 {
friend ostream& operator<<(ostream& out, Person14& p);//友元
public:
Person14(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
private:
int m_A;
int m_B;
};
//全局函数实现左移重载
ostream& operator<<(ostream& out, Person14& p) {
out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
return out;
}
void test19() {
Person14 p1(10, 20);
cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程:cout << p1走重载,返回cout正常输出
}
int main() {
test19();
system("pause");
return 0;
}
4.5.3 递增运算符重载
通过重载递增运算符,实现自己的整型数据,前置递增返回引用,后置递增返回值
#include<iostream>
using namespace std;
class MyInteger {//自定义整型
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);//友元
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
//重载前置++ 返回引用是为了一直对一个数据进行操作
MyInteger& operator++() {
//先++
m_Num++;
//再返回
return *this;
}
//重载后置++ :int代表占位参数,可以用于区分前置和后置递增 返回值:因为局部变量会释放,防止非法操作,所以不可以链式操作
MyInteger operator++(int) {
//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;
};
//自定义左移运算符
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
out << myint.m_Num;
return out;
}
void test20() {
MyInteger myInt;
cout << ++(++myInt) << endl;
cout << myInt << endl;
MyInteger myInt1;
cout << myInt1++ << endl;
cout << myInt1 << endl;
}
int main() {
int a = 1;
test20();
system("pause");
return 0;
}
4.5.4 赋值运算符重载
c++编译器至少给一个类添加4个函数
默认构造函数(无参,函数体为空)
默认析构函数(无参,函数体为空)
默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
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
#include<iostream>
using namespace std;
class Person15
{
public:
Person15(int age)
{
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
//重载赋值运算符
Person15& operator=(Person15& p)
{
if (m_Age != NULL)//先判断是否有属性在堆区,如果有先释放
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
//编译器提供的代码是浅拷贝 m_Age = p.m_Age;会造成指针重复释放的问题
//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;
}
~Person15()//将堆区数据释放
{
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
//年龄的指针
int* m_Age;
};
void test21()
{
Person15 p1(18);
Person15 p2(20);
Person15 p3(30);
p3 = p2 = p1; //赋值操作
cout << "p1的年龄为:" << *p1.m_Age << endl;//18
cout << "p2的年龄为:" << *p2.m_Age << endl;//18
cout << "p3的年龄为:" << *p3.m_Age << endl;//18
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
c = b = a;
cout << "a = " << a << endl;//10
cout << "b = " << b << endl;//10
cout << "c = " << c << endl;//10
test21();
system("pause");
return 0;
}
4.5.5 关系运算符重载
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
#include<iostream>
using namespace std;
class Person16
{
public:
Person16(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person16& p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool operator>=(Person16& p)
{
if (this->m_Age >= p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test22()
{
Person16 a("孙悟空", 17);
Person16 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的年纪大于等于b" << endl;
}
else
{
cout << "a的年纪小于b" << endl;
}
}
int main() {
test22();
system("pause");
return 0;
}
4.5.6 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
#include<iostream>
using namespace std;
class MyPrint
{
public:
void operator()(string text)
{
cout << text << endl;
}
};
void test23()
{
//重载()操作符 也称为仿函数
MyPrint myFunc;
myFunc.operator()("hello world");
myFunc("hello world");
}
class MyAdd
{
public:
int operator()(int v1, int v2)
{
return v1 + v2;
}
};
void test24()
{
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;
//匿名函数对象MyAdd()(100, 100) 匿名对象MyAdd()
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100)<< endl;
}
int main() {
test23();
test24();
system("pause");
return 0;
}
4.6 继承
继承是面向对象三大特性之一。
4.6.1 继承的基本语法
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。从基类继承过来的表现其共性,而新增的成员体现了其个性。
#include<iostream>
using namespace std;
//公共页面
class BasePage
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
};
//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test25()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下: " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下: " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下: " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test25();
system("pause");
return 0;
}
4.6.2 继承方式
继承的语法:class 子类 : 继承方式 父类
。继承方式一共有三种: 公共继承、保护继承、私有继承
#include<iostream>
using namespace std;
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
void func()
{
m_A = 10; //可访问public权限
m_B = 10; //可访问protected权限
//m_C; //不可访问
}
};
void myClass()
{
Son1 s1;
s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限 m_B是保护权限,类外不可以访问
}
//保护继承
class Son2 :protected Base1
{
public:
void func()
{
m_A = 10; //可访问protected权限
m_B = 10; //可访问protected权限
//m_C; //不可访问
}
};
void myClass2()
{
Son2 s;
//s.m_A; //不可访问
}
//私有继承
class Son3 :private Base1
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问private权限
m_B; //可访问private权限
//m_C; //不可访问
}
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
void func()
{
//Son3是私有继承,所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;
//m_B;
//m_C;
}
};
int main() {
system("pause");
return 0;
}
4.6.3 继承中的对象模型
父类中私有成员也被子类继承下去了,只是由编译器给隐藏后访问不到
利用开发人员命令提示工具查看对象模型 点击开始里的vs目录
1.跳转盘符:E:
2.跳转项目路径D:\wendang\c++program\hexin
3.cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名:cl /d1 reportSingleClassLayoutSon 继承中的对象模型.cpp
4.此时会输出父类的属性和自己的属性
#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C; //私有成员只是被编译器隐藏了,但是还是会被继承下去
};
//公共继承 父类中的所有非静态成员都会被子类继承下去
class Son :public Base
{
public:
int m_D;
};
void test26()
{
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}
int main() {
test26();
system("pause");
return 0;
}
4.6.4 继承中构造和析构顺序
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,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
#include<iostream>
using namespace std;
class Base2
{
public:
Base2()
{
cout << "Base构造函数!" << endl;
}
~Base2()
{
cout << "Base析构函数!" << endl;
}
};
class Son2 : public Base2
{
public:
Son2()
{
cout << "Son构造函数!" << endl;
}
~Son2()
{
cout << "Son析构函数!" << endl;
}
};
void test27()
{
//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
Son2 s;
}
int main() {
test27();//Base构造函数! Son构造函数! Son析构函数! Base析构函数!
system("pause");
return 0;
}
4.6.5 继承同名成员处理方式
当子类与父类出现同名的成员,如何通过子类对象,访问到子类或父类中同名的数据呢?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
#include<iostream>
using namespace std;
class Base3 {
public:
Base3()
{
m_A = 100;
}
void func()
{
cout << "Base - func()调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son3 : public Base3 {
public:
Son3()
{
m_A = 200;
}
void func()
{
cout << "Son - func()调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test28()
{
Son3 s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员、函数,需要加父类的作用域
cout << "Base下的m_A = " << s.Base3::m_A << endl;
s.func();
s.Base3::func();
//当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//s.func(10);//必须使用作用域访问
s.Base3::func(10);
}
int main() {
test28();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
子类对象可以直接访问到子类中同名成员、子类对象加作用域可以访问到父类同名成员、当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中所有同名成员函数,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
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。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)
#include<iostream>
using namespace std;
class Base4 {
public:
static void func()
{
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a)
{
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
//类外初始化
int Base4::m_A = 100;
class Son4 : public Base4 {
public:
static void func()
{
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
//类外初始化
int Son4::m_A = 200;
//同名成员属性
void test29()
{
//通过对象访问
cout << "通过对象访问: " << endl;
Son4 s;
cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << s.Base4::m_A << endl;
//通过类名访问
cout << "通过类名访问: " << endl;
cout << "Son 下 m_A = " << Son4::m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << Son4::Base4::m_A << endl;//通过类名的方式访问父类作用域下的m_A
cout << "Base 下 m_A = " << Base4::m_A << endl;
}
//同名成员函数
void test30()
{
//通过对象访问
cout << "通过对象访问: " << endl;
Son4 s;
s.func();
s.Base4::func();
cout << "通过类名访问: " << endl;
Son4::func();
Son4::Base4::func();
//出现同名,子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数,需要加作作用域访问
Son4::Base4::func(100);
}
int main() {
test29();
test30();
system("pause");
return 0;
}
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。多继承中如果父类中出现了同名情况,子类使用时候要加作用域
#include<iostream>
using namespace std;
class Base5 {
public:
Base5()
{
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base6 {
public:
Base6()
{
m_A = 200; //开始是m_B 不会出问题,但是改为mA就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法:class 子类:继承方式 父类1 ,继承方式 父类2
class Son5 : public Base5, public Base6
{
public:
Son5()
{
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test31()
{
Son5 s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
cout << s.Base5::m_A << endl;
cout << s.Base6::m_A << endl;
}
int main() {
test31();
system("pause");
return 0;
}
4.6.8 菱形继承
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这两个派生类。这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承。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
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承可以解决菱形继承,因为子类继承的不再是两份数据,而是两个指针,通过偏移量可以指向同一份数据,所以修改时以最后一次为准
//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
//羊类
class Sheep : virtual public Animal {};
//驼类
class Tuo : virtual public Animal {};
//羊驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
void test32()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;//以最后一次为准,且可以不写作用域
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;//200
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;//200
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;//200
}
int main() {
test32();
system("pause");
return 0;
}
4.7 多态
4.7.1 多态的基本概念
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 复用函数名属于静态多态;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
重写:函数返回值类型 函数名 参数列表完全相同
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal1
{
public:
//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。
//如果没有虚函数,则一直只会输出动物在说话
//加virtual 使得animal中会生成一个4个字节大小的指针:虚函数指针,指向父类的虚函数表,表内记录虚函数地址
virtual void speak()
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
class Cat :public Animal1
{
public:
void speak()//当子类重写父类的虚函数时,子类的虚函数表内部会替换成子类的函数地址,当父类的指针或引用指向子类对象的时候,发生多态。
{
cout << "小猫在说话" << endl;
}
};
class Dog :public Animal1
{
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
void DoSpeak(Animal1& animal)//父类引用接收子类对象,如果没有虚函数,则一直只会输出动物在说话
//编译器会去子类的虚函数表中输出speak
{
animal.speak();
}
//动态多态满足条件:
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用:
//父类指针或引用指向子类对象 父类引用接收子类对象
void test33()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);//父类引用接收子类对象
Dog dog;
DoSpeak(dog);
}
int main() {
test33();
system("pause");
return 0;
}
4.7.2 多态案例一计算器类
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。C++开发提倡利用多态设计程序架构,因为多态优点很多
#include<iostream>
using namespace std;
//普通实现
class Calculator {
public:
int getResult(string oper)
{//如果要提供新的运算,需要修改源码
if (oper == "+") {
return m_Num1 + m_Num2;
}
else if (oper == "-") {
return m_Num1 - m_Num2;
}
else if (oper == "*") {
return m_Num1 * m_Num2;
}
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test34()
{
//普通实现测试
Calculator c;
c.m_Num1 = 10;
c.m_Num2 = 10;
cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;
cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点: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
class AbstractCalculator
{
public:
virtual int getResult()//虚函数
{
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test35()
{
//创建加法计算器 父类指针指向子类对象 发生多态
AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc; //堆区数据 用完了记得销毁
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
test34();
test35();
system("pause");
return 0;
}
4.7.3 纯虚函数和抽象类
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
#include<iostream>
using namespace std;
class Base7
{
public:
//纯虚函数
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类无法实例化对象
//子类必须重写父类中的纯虚函数,否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;
};
class Son7 :public Base7
{
public:
virtual void func()
{
cout << "func调用" << endl;
};
};
void test36()
{
Base7* base = NULL;
//base = new Base7; // 错误,抽象类无法实例化对象
base = new Son7;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main31() {
test36();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4 多态案例二—制作饮品
制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料。利用多态技术实现本案例,提供抽象制作饮品基类,提供子类制作咖啡和茶叶
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
//制作饮品函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {//父类指针指向子类对象
drink->MakeDrink();
delete drink;
}
void test37() {
DoWork(new Coffee);
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);
}
int main() {
test37();
system("pause");
return 0;
}
4.7.5 虚析构和纯虚析构
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。虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象、如果子类中没有堆区数据,可以不写为虚析构或纯虚析构、拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
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;
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal2 {
public:
Animal2()
{
cout << "Animal 构造函数调用!" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;
//析构函数加上virtual关键字,变成虚析构函数
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal虚析构函数调用!" << endl;
//}
//父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码,会导致子类对象可能清理不干净,造成内存泄漏
//怎么解决?给基类增加一个虚析构函数。虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
//纯虚析构必须有代码实现,纯虚函数不需要
virtual ~Animal2() = 0;
};
Animal2::~Animal2()
{
cout << "Animal纯虚析构函数调用!" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样,包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal2 {
public:
Cat(string name)//构造函数
{
m_Name = new string(name);//创建到堆区
cout << *m_Name<<"Cat构造函数调用!" << endl;
}
void Speak()
{
cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
}
~Cat()//析构函数
{
cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
if (this->m_Name != NULL) {
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
public:
string* m_Name;
};
void test38()
{
Animal2* animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
delete animal;
}
int main() {
test38();
system("pause");
return 0;
}
/*
Animal 构造函数调用!
TomCat构造函数调用!
Tom小猫在说话!
Cat析构函数调用!
Animal纯虚析构函数调用!*/
4.7.6 多态案例三—电脑组装
案例描述:电脑主要组成部件为 CPU(用于计算),显卡(用于显示),内存条(用于存储)。将每个零件封装出抽象基类,并且提供不同的厂商生产不同的零件,例如Intel厂商和Lenovo厂商。创建电脑类提供让电脑工作的函数,并且调用每个零件工作的接口。测试时组装三台不同的电脑进行工作
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
//抽象的显示函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory
{
public:
//抽象的存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
{
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数
void work()
{
//让零件工作起来,调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件
~Computer()
{
//释放CPU零件
if (m_cpu != NULL)
{
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
//释放显卡零件
if (m_vc != NULL)
{
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
//释放内存条零件
if (m_mem != NULL)
{
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU* m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard* m_vc; //显卡零件指针
Memory* m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Intel的CPU开始计算了!" << endl;
}
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Intel的显卡开始显示了!" << endl;
}
};
class IntelMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Intel的内存条开始存储了!" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
void calculate()
{
cout << "Lenovo的CPU开始计算了!" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
void display()
{
cout << "Lenovo的显卡开始显示了!" << endl;
}
};
class LenovoMemory :public Memory
{
public:
void storage()
{
cout << "Lenovo的内存条开始存储了!" << endl;
}
};
//组装电脑
void test39()
{
//第一台电脑零件
CPU* intelCpu = new IntelCPU;//多态 父类指针指向子类对象
VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
Memory* intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作:" << endl;
//创建第一台电脑
Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作:" << endl;
//第二台电脑组装
Computer* computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作:" << endl;
//第三台电脑组装
Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test39();
system("pause");
return 0;
}
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:文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中;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: ofstream:写操作、ifstream: 读操作、fstream : 读写操作。
5.1文本文件
5.1.1写文件
写文件步骤如下:包含头文件#include <fstream>
—创建流对象ofstream ofs;
—打开文件ofs.open(“文件路径”,打开方式);
—写数据ofs << “写入的数据”<< endl;
—关闭文件ofs.close();
打开方式 解释
ios::in 为读文件而打开文件
ios::out 为写文件而打开文件
ios::app 追加方式写文件
ios::ate 初始位置:文件尾
ios::trunc 如果文件存在先删除,再创建
ios::binary 二进制方式
文件打开方式可以配合使用,利用|操作符,用二进制方式写文件ios::binary | ios:: out
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:包含头文件#include <fstream>
—创建流对象ifstream ifs;
—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);
—读数据,四种方式读取—关闭文件ifs.close();
//判断文件是否打开成功
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
#include <fstream>
#include<iostream>
#include <string>
using namespace std;
void test40()
{
ofstream ofs;//创建流对象
ofs.open("test.txt", ios::out);//打开文件 项目目录
ofs << "姓名:张三" << endl;//写文件
ofs << "性别:男" << endl;
ofs << "年龄:18" << endl;
ofs.close();//关闭文件
}
void test41()
{
ifstream ifs;//创建流对象
ifs.open("test.txt", ios::in);//判断文件是否打开成功
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
第一种读取方式
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs >> buf)//读到头返回假
//{
// cout << buf << endl;
//}
第二种
//char buf1[1024] = { 0 };
//while (ifs.getline(buf1,sizeof(buf1)))//数据放入字符数组,最大读取sizeof(buf)长
//{
// cout << buf1 << endl;
//}
第三种
//string buf2;
//while (getline(ifs, buf2))
//{
// cout << buf2 << endl;
//}
//第四种 太慢
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF)//没有读到文件尾
{
cout << c;
}
ifs.close();//关闭文件
}
int main() {
//test40();
test41();
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);//地址,长度
。文件输出流对象,可以通过write函数,以二进制方式写数据
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。文件输入流对象 可以通过read函数,以二进制方式读数据
#include <fstream>
#include <string>
#include<iostream>
using namespace std;
class Personf
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
//二进制文件 写文件
void test42(){
//2、创建输出流对象{
//ofstream ofs;
//3、打开文件
//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);
//或
ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
Personf p = { "张三" , 18 };
//4、写文件
ofs.write((const char*)&p, sizeof(p));
//5、关闭文件
ofs.close();
}
void test43()
{
ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
}
Personf p;
ifs.read((char*)&p, sizeof(p));
cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄: " << p.m_Age << endl;
}
int main() {
test42();
test43();
system("pause");
return 0;
}
项目总体:https://github.com/zxy1013/c-core