2019-09-23

f # 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

**内存四区意义：**

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==.

**示例：**

```c++

//全局变量

int g_a = 10;

int g_b = 10;

//全局常量

const int c_g_a = 10;

const int c_g_b = 10;

int main() {

//局部变量

int a = 10;

int b = 10;

//打印地址

cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;

cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

cout << "全局变量g_a地址为： " << (int)&g_a << endl;

cout << "全局变量g_b地址为： " << (int)&g_b << endl;

//静态变量

static int s_a = 10;

static int s_b = 10;

cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;

cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;

cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;

cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;

cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;

cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&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： " << (int)&c_l_a << endl;

cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

打印结果：

![1545017602518](assets/1545017602518.png)

总结：

* 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

**示例：**

```c++

int * func()

{

int a = 10;

return &a;

}

int main() {

int *p = func();

cout << *p << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

**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

**示例：**

```c++

int* func()

{

int* a = new int(10);

return a;

}

int main() {

int *p = func();

cout << *p << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

**总结：**

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

### 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：` new 数据类型`

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

**示例1：基本语法**

```c++

int* func()

{

int* a = new int(10);

return a;

}

int main() {

int *p = func();

cout << *p << endl;

//利用delete释放堆区数据

delete p;

//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

system("pause");

return 0;

}

```

**示例2：开辟数组**

```c++

//堆区开辟数组

int main() {

int* arr = new int[10];

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

arr[i] = i + 100;

}

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << arr[i] << endl;

}

//释放数组 delete 后加 []

delete[] arr;

system("pause");

return 0;

}

```

## 2 引用

### 2.1 引用的基本使用

**作用： **给变量起别名

**语法：** `数据类型 &别名 = 原名`

**示例：**

```C++

int main() {

int a = 10;

int &b = a;

cout << "a = " << a << endl;

cout << "b = " << b << endl;

b = 100;

cout << "a = " << a << endl;

cout << "b = " << b << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

### 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

示例：

```C++

int main() {

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

cout << "a = " << a << endl;

cout << "b = " << b << endl;

cout << "c = " << c << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

### 2.3 引用做函数参数

**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：**

```C++

//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;

}

int main() {

int a = 10;

int b = 20;

mySwap01(a, b);

cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

mySwap02(&a, &b);

cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

mySwap03(a, b);

cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

> 总结：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

作用：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**

用法：函数调用作为左值

**示例：**

```C++

//返回局部变量引用

int& test01() {

int a = 10; //局部变量

return a;

}

//返回静态变量引用

int& test02() {

static int a = 20;

return a;

}

int main() {

//不能返回局部变量的引用

int& ref = test01();

cout << "ref = " << ref << endl;

//如果函数做左值，那么必须返回引用

int& ref2 = test02();

cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

test02() = 1000;

cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

system("pause");

return 0;

}

```

### 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：

```C++

//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

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;

}

```

结论：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

**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：**

```C++

//引用使用的场景，通常用来修饰形参

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）{}`

**示例：**

```C++

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

**示例：**

```C++

//函数占位参数，占位参数也可以有默认参数

void func(int a, int) {

cout << "this is func" << endl;

}

int main() {

func(10,10); //占位参数必须填补

system("pause");

return 0;

}

```

### 3.3 函数重载

#### 3.3.1 函数重载概述

**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

**示例：**

```C++

//函数重载需要函数都在同一个作用域下

void func()

{

cout << "func 的调用！" << endl;

}

void func(int a)

{

cout << "func (int a) 的调用！" << endl;

}

void func(double a)

{

cout << "func (double a)的调用！" << endl;

}

void func(int a ,double b)

{

cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;

}

void func(double a ,int b)

{

cout << "func (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 func(double a, int b)

//{

// cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;

//}

int main() {

func();

func(10);

func(3.14);

func(10,3.14);

func(3.14 , 10);

system("pause");

return 0;

}

```

#### 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

**示例：**

```C++

//函数重载注意事项

//1、引用作为重载条件

void func(int &a)

{

cout << "func (int &a) 调用 " << endl;

}

void func(const int &a)

{

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

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 };`

**示例1：**设计一个圆类，求圆的周长

**示例代码：**

```C++

//圆周率

const double PI = 3.14;

//1、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

//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;

}

```

**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：**

```C++

//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("德玛西亚");

stu.setID(250);

stu.showStudent();

system("pause");

return 0;

}

```

**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

2. protected 保护权限

3. private 私有权限

**示例：**

```C++

//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

//私有权限 private 类内可以访问类外不可以访问

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";

m_Car = "拖拉机";

m_Password = 123456;

}

};

int main() {

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

system("pause");

return 0;

}

```

#### 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**

区别：

* struct 默认权限为公共

* class 默认权限为私有

```C++

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;

}

```

#### 4.1.3 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，我们可以检测数据的有效性

**示例：**

```C++

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 << "你个老妖精!" << 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("苍井");

//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl; //只写属性，不可以读取

system("pause");

return 0;

}

```

**练习案例1：设计立方体类**

设计立方体类(Cube)

求出立方体的面积和体积

分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

![1545533548532](assets/1545533548532.png)

**练习案例2：点和圆的关系**

设计一个圆形类（Circle），和一个点类（Point），计算点和圆的关系。

![1545533829184](assets/1545533829184.png)

### 4.2 对象的初始化和清理

* 生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全

* 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，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

```C++

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;

}

```

#### 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

**示例：**

```C++

//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 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;

};

//2、构造函数的调用

//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;

}

```

#### 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

**示例：**

```C++

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;

}

```

#### 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

示例：

```C++

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;

}

```

#### 4.2.5 深拷贝与浅拷贝

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：**

```C++

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;

}

```

> 总结：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

#### 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：**

```C++

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;

};

int main() {

Person p(1, 2, 3);

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：

```C++

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是谁先谁后？

**示例：**

```C++

class Phone

{

public:

Phone(string name)

{

m_PhoneName = name;

cout << "Phone构造" << endl;

}

~Phone()

{

cout << "Phone析构" << endl;

}

string m_PhoneName;

};

class Person

{

public:

//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数

Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)

{

cout << "Person构造" << endl;

}

~Person()

{

cout << "Person析构" << endl;

}

void playGame()

{

cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;

}

string m_Name;

Phone m_Phone;

};

void test01()

{

//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为对象成员

//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 p("张三" , "苹果X");

p.playGame();

}

int main() {

test01();

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

**示例1 ：**静态成员变量

```C++

class Person

{

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

};

int Person::m_A = 10;

int Person::m_B = 10;

void test01()

{

//静态成员变量两种访问方式

//1、通过对象

Person p1;

p1.m_A = 100;

cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;

Person 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;

//2、通过类名

cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;

//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

**示例2：**静态成员函数

```C++

class Person

{

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;

//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; //

private:

//静态成员函数也是有访问权限的

static void func2()

{

cout << "func2调用" << endl;

}

};

int Person::m_A = 10;

void test01()

{

//静态成员变量两种访问方式

//1、通过对象

Person p1;

p1.func();

//2、通过类名

Person::func();

//Person::func2(); //私有权限访问不到

}

int main() {

test01();

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

```C++

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

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

```C++

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;

}

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);

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：**

```C++

//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) {

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

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

#### 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

**示例：**

```C++

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

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

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

#### 4.4.1 全局函数做友元

```C++

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()

{

this->m_SittingRoom = "客厅";

this->m_BedRoom = "卧室";

}

public:

string m_SittingRoom; //客厅

private:

string m_BedRoom; //卧室

};

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 test01()

{

Building b;

goodGay(&b);

}

int main(){

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

#### 4.4.2 类做友元

```C++

class Building;

class goodGay

{

public:

goodGay();

void visit();

private:

Building *building;

};

class Building

{

//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 goodGay;

public:

Building();

public:

string m_SittingRoom; //客厅

private:

string m_BedRoom;//卧室

};

Building::Building()

{

this->m_SittingRoom = "客厅";

this->m_BedRoom = "卧室";

}

goodGay::goodGay()

{

building = new Building;

}

void goodGay::visit()

{

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 test01()

{

goodGay gg;

gg.visit();

}

int main(){

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

#### 4.4.3 成员函数做友元

```C++

class Building;

class goodGay

{

public:

goodGay();

void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以发访问Building中私有内容

void visit2();

private:

Building *building;

};

class Building

{

//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 goodGay::visit();

public:

Building();

public:

string m_SittingRoom; //客厅

private:

string m_BedRoom;//卧室

};

Building::Building()

{

this->m_SittingRoom = "客厅";

this->m_BedRoom = "卧室";

}

goodGay::goodGay()

{

building = new Building;

}

void goodGay::visit()

{

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 goodGay::visit2()

{

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 test01()

{

goodGay gg;

gg.visit();

}

int main(){

test01();

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

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算

```C++

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

#### 4.5.2 左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

```C++

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

#### 4.5.3 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

```C++

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) {

//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

#### 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

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：**

```C++

class 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)

{

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

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;

}

```

#### 4.5.5 关系运算符重载

**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

**示例：**

```C++

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;

}

```

#### 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

**示例：**

```C++

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");

}

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;

}

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**

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：

![1544861202252](assets/1544861202252.png)

我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

#### 4.6.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

**普通实现：**

```C++

//Java页面

class Java

{

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;

}

void content()

{

cout << "JAVA学科视频" << endl;

}

};

//Python页面

class Python

{

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;

}

void content()

{

cout << "Python学科视频" << endl;

}

};

//C++页面

class CPP

{

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;

}

void content()

{

cout << "C++学科视频" << endl;

}

};

void test01()

{

//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() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

**继承实现：**

```C++

//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 test01()

{

//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() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

**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

![img](assets/clip_image002.png)

**示例：**

```C++

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; //可访问 public权限

m_B; //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

}

//保护继承

class Base2

{

public:

int m_A;

protected:

int m_B;

private:

int m_C;

};

class Son2:protected Base2

{

public:

void func()

{

m_A; //可访问 protected权限

m_B; //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 Base3

{

public:

int m_A;

protected:

int m_B;

private:

int m_C;

};

class Son3:private Base3

{

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;

}

};

```

#### 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？

**示例：**

```C++

class Base

{

public:

int m_A;

protected:

int m_B;

private:

int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去

};

//公共继承

class Son :public Base

{

public:

int m_D;

};

void test01()

{

cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

利用工具查看：

![1545881904150](assets/1545881904150.png)

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名所属文件名

效果如下图：

![1545882158050](assets/1545882158050.png)

> 结论：父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

#### 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

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

**示例：**

```C++

class Base

{

public:

Base()

{

cout << "Base构造函数!" << endl;

}

~Base()

{

cout << "Base析构函数!" << endl;

}

};

class Son : public Base

{

public:

Son()

{

cout << "Son构造函数!" << endl;

}

~Son()

{

cout << "Son析构函数!" << endl;

}

};

void test01()

{

//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

Son s;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

> 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 继承同名成员处理方式

问题：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

**示例：**

```C++

class Base {

public:

Base()

{

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 Son : public Base {

public:

Son()

{

m_A = 200;

}

//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

//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

void func()

{

cout << "Son - func()调用" << endl;

}

public:

int m_A;

};

void test01()

{

Son s;

cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;

cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;

s.func();

s.Base::func();

s.Base::func(10);

}

int main() {

test01();

system("pause");

return EXIT_SUCCESS;

}

```

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

**示例：**

```C++

class Base {

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;

};

int Base::m_A = 100;

class Son : public Base {

public:

static void func()

{

cout << "Son - static void func()" << endl;

}

static int m_A;

};

int Son::m_A = 200;

//同名成员属性

void test01()

{

//通过对象访问

cout << "通过对象访问： " << endl;

Son s;

cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;

cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;

//通过类名访问

cout << "通过类名访问： " << endl;

cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;

cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;

}

//同名成员函数

void test02()

{

//通过对象访问

cout << "通过对象访问： " << endl;

Son s;

s.func();

s.Base::func();

cout << "通过类名访问： " << endl;

Son::func();

Son::Base::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

Son::Base::func(100);

}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;

}

```

> 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）

#### 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**

**示例：**

```C++

class Base1 {

public:

Base1()

{

m_A = 100;

}

public:

int m_A;

};

class Base2 {

public:

Base2()

{

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 Son : public Base2, public Base1

{

public:

Son()

{

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 test01()

{

Son s;

cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;

cout << s.Base1::m_A << endl;

cout << s.Base2::m_A << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

> 总结：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

#### 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：**

![IMG_256](assets/clip_image002.jpg)

**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。

**示例：**

```C++

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;

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

#### 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

```C++

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

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

//多态使用：

//父类指针或引用指向子类对象

void test01()

{

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 多态案例一-计算器类

案例描述：

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

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

**示例：**

```C++

//普通实现

class Calculator {

public:

int getResult(string oper)

{

if (oper == "+") {

return m_Num1 + m_Num2;

}

else if (oper == "-") {

return m_Num1 - m_Num2;

}

else if (oper == "*") {

return m_Num1 * m_Num2;

}

//如果要提供新的运算，需要修改源码

}

public:

int m_Num1;

int m_Num2;

};

void test01()

{

//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()

{

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 test02()

{

//创建加法计算器

AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;

abc->m_Num1 = 10;

abc->m_Num2 = 10;

cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;

delete abc; //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() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;

}

```

> 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

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

**示例：**

```C++

class Base

{

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 Son :public Base

{

public:

virtual void func()

{

cout << "func调用" << endl;

};

void test01()

{

Base * base = NULL;

//base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象

base = new Son;

base->func();

delete base;//记得销毁

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

#### 4.7.4 多态案例二-制作饮品

**案例描述：**

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

![1545985945198](assets/1545985945198.png)

**示例：**

```C++

//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

virtual void Boil() {

cout << "煮农夫山泉!" << endl;

}

//冲泡

virtual void Brew() {

cout << "冲泡咖啡!" << endl;

}

//倒入杯中

virtual void PourInCup() {

cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;

}

//加入辅料

virtual void PutSomething() {

cout << "加入牛奶!" << endl;

}

};

//制作茶水

class Tea : public AbstractDrinking {

public:

//烧水

virtual void Boil() {

cout << "煮自来水!" << endl;

}

//冲泡

virtual void Brew() {

cout << "冲泡茶叶!" << endl;

}

//倒入杯中

virtual void PourInCup() {

cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;

}

//加入辅料

virtual void PutSomething() {

cout << "加入枸杞!" << endl;

}

};

//业务函数

void DoWork(AbstractDrinking* drink) {

drink->MakeDrink();

delete drink;

}

void test01() {

DoWork(new Coffee);

cout << "--------------" << endl;

DoWork(new Tea);

}

int main() {

test01();

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(){}`

**示例：**

```C++

class Animal {

public:

Animal()

{

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;

//}

virtual ~Animal() = 0;

};

Animal::~Animal()

{

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 Animal {

public:

Cat(string name)

{

cout << "Cat构造函数调用！" << endl;

m_Name = new string(name);

}

virtual void Speak()

{

cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;

}

~Cat()

{

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 test01()

{

Animal *animal = new Cat("Tom");

animal->Speak();

//通过父类指针去释放，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

delete animal;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

总结：

1. 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

2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构

3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

#### 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

**示例：**

```C++

#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:

virtual void calculate()

{

cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;

}

};

class LenovoVideoCard :public VideoCard

{

public:

virtual void display()

{

cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;

}

};

class LenovoMemory :public Memory

{

public:

virtual void storage()

{

cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;

}

};

void test01()

{

//第一台电脑零件

CPU * intelCpu = new IntelCPU;

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;

}

```

## 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 <fstream\>

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();

文件打开方式：

| 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::ate | 初始位置：文件尾 |

| ios::app | 追加方式写文件 |

| ios::trunc | 如果文件存在先删除，再创建 |

| ios::binary | 二进制方式 |

**注意：** 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符

**例如：**用二进制方式写文件 `ios::binary | ios:: out`

**示例：**

```C++

#include <fstream>

void test01()

{

ofstream ofs;

ofs.open("test.txt", ios::out);

ofs << "姓名：张三" << endl;

ofs << "性别：男" << endl;

ofs << "年龄：18" << endl;

ofs.close();

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;

}

```

总结：

* 文件操作必须包含头文件 fstream

* 读文件可以利用 ofstream ，或者fstream类

* 打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式

* 利用<<可以向文件中写数据

* 操作完毕，要关闭文件

#### 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 <fstream\>

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();

**示例：**

```C++

#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;

}

```

总结：

- 读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类

- 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功

- close 关闭文件

### 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

**示例：**

```C++

#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;

}

```

总结：

* 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

示例：

```C++

#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;

}

```

- 文件输入流对象可以通过read函数，以二进制方式读数据