C++快速扫盲（核心篇）

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zstar_ 2022-08-23 20:48:34

文章标签 开发语言 c++ 函数重载局部变量 文章分类 虚拟化云计算

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：

//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;
}

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：

int * func()
{
  int a = 10;
  return &a;
}

int main() {

  int *p = func();

  cout << *p << endl;
  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：

int* func()
{
  int* a = new int(10);
  return a;
}

int main() {

  int *p = func();

  cout << *p << endl;
  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

int* func()
{
  int* a = new int(10);
  return a;
}

int main() {

  int *p = func();

  cout << *p << endl;
  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

//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：

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：

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：

//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：

//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;  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;  cout << "ref2 = " << ref2 << endl;  test02() = 1000;  cout << "ref2 = " << ref2 << endl;  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：

//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：

//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：

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：

//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：

//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：

//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：

//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：

//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：

public 公共权限
protected 保护权限
private 私有权限

示例：

//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

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：

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。

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(){}

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： ~类名(){}

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

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：

//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：

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：

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：

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：

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：

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：

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

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

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

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

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：

//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：

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

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

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

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

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

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

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

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

示例：

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：

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：

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

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：

//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：

//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

示例：

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：

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：

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

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：

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：

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：

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：

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：

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：

菱形继承问题：

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。

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：

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

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：

//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：

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

示例：

//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：

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：

#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：

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”;
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：

#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：

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();

示例：

#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：

#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：

#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

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