C++基础知识整理

1. 封装

在C++中，封装是一种将数据和操作数据的函数封装在一起的机制。它可以将数据隐藏起来，只提供公共接口给外部使用，从而保证数据的安全性和一致性。

封装的目的是将数据和相关操作封装在一起形成一个类，对外部使用者隐藏内部的实现细节。这样做的好处是可以隐藏数据的具体实现，提高代码的安全性和可维护性。

在C++中，封装主要通过类和访问控制来实现。类将数据成员和成员函数封装在一起，通过访问控制符（public、private、protected）来控制成员的访问权限。数据成员通常被声明为私有(private)，只能通过公有(public)的成员函数来访问、修改数据。

权限	类内	类外	派生类
public	可以访问	可以访问	可以访问
protected	可以访问	不可访问	可以访问父类的
private	可以访问	不可访问	不可访问

封装的优点包括：

1. 隐藏实现细节：封装使得实现细节对外部使用者不可见，只提供了一个抽象的接口。这样可以避免外部使用者了解或依赖于具体的实现细节，提高代码的安全性和可维护性。

2. 简化接口：通过封装，可以将一组相关的数据和操作组织在一起，形成一个类。外部使用者只需要使用类提供的公共接口，而不需要了解内部的实现细节，从而简化了接口的使用。

3. 提高代码复用性：类可以被多次实例化，每个实例都具有相同的数据结构和操作方法。这样可以提高代码的复用性，避免了重复编写相同功能的代码。

4. 隔离变化：封装可以将类的实现细节与外部使用者分离开来，使得变化的影响范围最小。当类的实现发生变化时，只需要修改类的内部，而不需要修改外部使用者的代码。

总之，封装是C++中一种重要的特性，可以提高代码的安全性、可维护性和复用性。通过合理的封装，可以隐藏实现细节，简化接口，并隔离变化，使得代码更加健壮和可扩展。

1> 访问控制符，封装中的护城河

C++访问控制符用于控制类的成员（包括变量和函数）的访问权限，包括三种控制符：

1. public: 公有控制符，表示成员可以在类的内部和外部进行访问。任何地方都可以访问公有成员。

2. private: 私有控制符，表示成员只能在类的内部进行访问，外部无法直接访问私有成员。可以通过类的公有成员函数来间接访问私有成员。

3. protected: 保护控制符，类似于私有控制符，表示成员只能在类的内部进行访问，外部无法直接访问保护成员。不同的是，派生类可以直接访问基类的保护成员。

通过访问控制符，可以实现类的封装性和数据隐藏。公有成员提供给外部访问，私有成员只能在类内部使用，保护成员提供给派生类使用。这样可以防止外部直接修改类的私有成员，从而提高类的安全性和数据的完整性。

C++类中的默认控制符是private，与之区分的是C中的struct，它的默认控制符是public。

2> friend 封装中的双刃剑

在C++中，友元（friend）是一种特殊的函数或类，它可以访问另一个类中的私有成员。友元函数或类可以在被访问的类中声明为友元，从而被授权访问私有成员。

友元函数在类声明中使用关键字"friend"声明，如下所示：

class MyClass {
public:
    MyClass(int num) : number(num) {}
    
    friend void friendFunction(MyClass& obj);
    
private:
    int number;
};

void friendFunction(MyClass& obj) {
    // 可以访问MyClass中的私有成员
    std::cout << "Private member of MyClass accessed: " << obj.number << std::endl;
}

在这个例子中，friendFunction函数被声明为MyClass的友元函数，因此它可以直接访问MyClass中的私有成员number。

友元类的声明方式类似于友元函数，只是将类名作为关键字"friend"后的参数，如下所示：

class MyClass {
public:
    MyClass(int num) : number(num) {}
    
    friend class FriendClass;
    
private:
    int number;
};

class FriendClass {
public:
    void accessPrivateMember(MyClass& obj) {
        // 可以访问MyClass中的私有成员
        std::cout << "Private member of MyClass accessed: " << obj.number << std::endl;
    }
};

在这个例子中，FriendClass被声明为MyClass的友元类，因此它可以直接访问MyClass中的私有成员number。

需要注意的是，友元函数或类的声明并不属于类的成员函数或成员类。因此，在使用友元函数或类时，应在类的声明中将其声明为友元，而在类的实现中定义和实现它们。

3> 重载 封装中的套路

C++中的重载（Overload）是指在同一个作用域内，可以定义多个同名函数，但其参数列表必须不同。重载的函数可以根据不同的参数类型和个数进行调用，使得程序具有更灵活的使用性。

C++中函数的重载可以通过以下几种方式实现：

    1. 参数个数不同：函数名相同，但参数个数不同，可以实现重载。例如：

void foo(int x);
void foo(int x, int y);

    2. 参数类型不同：函数名相同，但参数类型不同，可以实现重载。例如：

void foo(int x);
void foo(double x);

    3. 参数顺序不同：函数名相同，但参数类型相同，但参数顺序不同，可以实现重载。例如：

void foo(int x, double y);
void foo(double y, int x);

    4. 常量性不同：函数名相同，但参数类型相同，但其中一个函数是const成员函数，可以实现重载。例如：

class MyClass {
public:
    void print() const;
    void print();
};

需要注意的是，重载函数的返回类型并不参与函数重载的判断。

当调用一个重载函数时，编译器会根据函数调用时的实参类型和个数，选择最合适的重载函数进行调用。如果存在多个重载函数都能匹配调用参数，编译器会进行一系列的匹配规则判断，选择最佳匹配的重载函数。

重载函数的命名应该尽量清晰和准确，以避免产生歧义和误导。同时，在使用重载时，需要注意函数调用的实参类型和个数，确保调用的重载函数是符合预期的。

4> 静态成员

C++中的静态成员是类的成员，与类的实例对象无关，它被所有的类实例共享。而非静态成员是每个类实例独有的。

静态成员可以是静态变量或静态函数。

静态变量： 静态成员变量在类声明中以static关键字定义