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1 内存分区模型
2 引用
3 函数提高
4 类和对象
4.1 封装
4.2 对象的初始化和清理
4.3 C++对象模型和this指针
4.4 友元
4.5 运算符重载
4.6 继承
4.7 多态
5 文件操作
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
- 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：
在下面的例子中，函数返回值是一个局部变量的地址，主函数输出这个指针，第一次的值是正确的10，第二次是0，发现两次的值不一样，说明在函数调用完后，在栈区的局部变量被编译器释放了。编译过程中，编译器会给出warning警告。
#include<iostream>
using namespace std;
int* func(){
int a = 10;
return &a;
}
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
} 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：
在下面的例子中，同样是返回了一个地址，不过是new创建的变量的地址，主函数两次输出都正确的输出了10，说明new创建的变量和局部变量是不一样的，他在堆区，程序员如果不主动释放，他会一直存在。
#include<iostream>
using namespace std;
int* func(){
int* a = new int(10);
return a;
}
int main() {
int *p = func();
cout << *p << endl;
cout << *p << endl;
}
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
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 a = 10;
int &b = a;
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
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
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，可以省略大数据的复制构造过程
注意：不要返回局部变量引用
用法：函数调用作为左值
参考：C++引用 与 运算符重载
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.
关于引用：学会了引用，再也不用担心令人烦恼的C++指针了！！！
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
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）{}
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
示例：
int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
return a + b + c;
}3.2 函数占位参数 --作用
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){}
作用：占位符参数一般用于程序扩展和对C代码的兼容
//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
3.3.2 函数重载注意事项
- 引用可以作为重载条件 （左值引用和右值引用）
- 函数重载碰到函数默认参数 （要避免含糊不清的重载）
4 类和对象
C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态 （封装使代码模块化，继承扩展已存在的代码，多态的目的是为了接口重用）
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 };
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
4.1.2 struct和class区别
在C++中 struct和class的区别就在于 默认的访问权限不同
- struct 默认权限为公共
- class 默认权限为私有
另外，struct默认是公有继承，class默认是私有继承（后文会讲）
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
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
示例：编译器自动调用了类的构造和析构函数
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
};
int main() {
Person p;
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 ，无参又称为默认构造函数
按类型分为： 普通构造和拷贝构造
调用方式：利用构造函数对类对象进行初始化
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
深拷贝和浅拷贝 默认拷贝构造函数和自定义拷贝构造函数【有代码实例】
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
4.2.5 深拷贝与浅拷贝
浅拷贝：简单的赋值拷贝操作
深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
深拷贝和浅拷贝 默认拷贝构造函数和自定义拷贝构造函数【有代码实例】
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）... {}
利用构造函数对类对象进行初始化
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？
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
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：静态成员变量和静态成员函数
可以这样理解，被static修饰的函数和变量，不再是属于实例对象了，而是属于类的一部分。
静态成员变量：
静态成员变量特点：
- 所有对象共享同一份数据
- 在编译阶段分配内存，数据存放在内存的全局区（静态变量）
- 类内声明，类外初始化
静态成员变量两种访问方式
1、通过对象
2、通过类名
示例1 ：静态成员变量
#include<iostream>
using namespace std;
class Person{
public:
static int m_A; //静态成员变量
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;
int main() {
//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
return 0;
}静态成员函数：
静态成员函数特点：
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
静态成员函数两种访问方式
1、通过对象
2、通过类名
#include<iostream>
using namespace std;
class Person{
public:
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;
int main() {
//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
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。
如下输入类的大小为4字节，即为静态成员变量mB。
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，属于类
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哪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
#include<iostream>
using namespace std;
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;
};
int main() {
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
Person p2(20);
p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1); //20+10+10=40
cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
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：
#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "我是Person类!" << endl;
}
void ShowPerson() {
if (this == NULL) return; //特判this为空的情况
cout << mAge << endl;
}
int mAge;
};
int main() {
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
return 0;
}4.3.4 const修饰成员函数和对象
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
- 常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
- 常对象只能调用常函数（保证其不会被修改）
示例：
#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {
m_A = 0;
m_B = 0;
}
void ShowPerson() const {
//this->m_A = 100; //const修饰成员函数，表示成员变量不能修改，除了mutable修饰的变量
this->m_B = 666;
cout<<"修改成功"<<endl;
}
void MyFunc(){
cout<<"FUCK"<<endl;
}
int m_A;
mutable int m_B; //可修改 可变的
};
int main() {
const Person person; //常量对象
cout << person.m_A << endl;
//person.m_A = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
person.m_B = 100; //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(); //常对象只能调用常函数
person.ShowPerson();
return 0;
}
4.3.5 this指针的本质
this指针的本质是一个指针常量：const Type* const pointer;
他储存了调用他的对象的地址，并且不可被修改。这样成员函数才知道自己修改的成员变量是哪个对象的。
如上const修饰常成员函数，修饰的是this 指针所指向的内存空间，不可以改变。
4.4 友元
在程序里，有些私有属性，也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术。
友元的目的就是让一个函数或者类，访问另一个类中私有成员。友元的关键字为 friend。
友元的三种实现
- 全局函数做友元
- 类做友元
- 成员函数做友元
使用时直接在类中定义，位置不限。
假设有两个类A和B。
全局函数show()。
类B中有成员函数func().
class A{
//全局函数做类A的友元
friend void show();
//类B做类A的友元
friend class A;
//类B的成员函数做A的友元
friend void A::func();
}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
格式：
- Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) ;
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
int main() {
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;
system("pause");
return 0;
}总结：
- 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。
- 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
格式：
- istream & operator >> (istream &, 自定义类 &);
- ostream & operator << (ostream &, 自定义类 &);
#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
Person() {};
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){}*/
public:
int m_A;
int m_B;
};
ostream & operator<< (ostream &,Person & x){
cout<<x.m_A<<" "<<x.m_B;
}
int main() {
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
cout<<p1<<" "<<5<<endl<<p2<<endl;
cout<<p2<<endl;
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
//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;
}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：
#include<iostream>
using namespace std;
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){
//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;
};
int main(){
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;
}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：
bool operator==(Person & p){
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age){
return true;
}else{
return false;
}
}4.5.6 函数调用运算符重载（仿函数）
- 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：
#include<iostream>
using namespace std;
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，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
继承的好处：可以减少重复的代码
继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类
- 如：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
继承方式一共有三种：
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
公有继承：public继承不改变基类成员的访问权限。
#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public: int a;
protected: int b;
private: int c;
};
class son:public Base{
void show(){
cout<<a<<endl; //可访问 public权限
cout<<b<<endl; //可访问 protected权限
//cout<<c<<endl; //不可访问
}
};
int main() {
son A;
cout<<A.a<<endl; //对象可以访问public成员
//cout<<A.b<<endl; //protected无法访问
return 0;
}
保护继承：protected继承将基类中public成员变为子类的protected成员，其它成员的访问权限不变。
#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public: int a;
protected: int b;
private: int c;
};
class son:protected Base{
void show(){
cout<<a<<endl; //可访问 protected权限
cout<<b<<endl; //可访问 protected权限
//cout<<c<<endl; //不可访问
}
};
int main() {
son A;
//cout<<A.a<<endl; //protected无法访问
//cout<<A.b<<endl; //protected无法访问
return 0;
}
私有继承：private继承使得基类所有成员在子类中的访问权限变为private。
class Base{
public: int a;
protected: int b;
private: int c;
};
class son:private Base{
void show(){
cout<<a<<endl; //可访问 private权限
cout<<b<<endl; //可访问 private权限
//cout<<c<<endl; //不可访问
}
};
class grandson:public son{
//son是私有继承，所以继承son的属性在grandson中都无法访问到
void show(){
//cout<<a<<endl; //可访问 private权限
//cout<<b<<endl; //可访问 private权限
//cout<<c<<endl; //不可访问
}
}; 类的访问权限有三种：
- public:可以被任意实体访问
- protected:只允许子类及本类的成员函数访问
- private:只允许本类的成员函数访问
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;
};
int main() {
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
system("pause");
return 0;
}利用工具查看，如下图：
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 继承中的构造和析构顺序
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。那么父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
答：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：
#include<iostream>
using namespace std;
class Base{
public:
int a;
Base(){ a=100;}
void func(){
cout << "Base - func()调用" << endl;
}
};
class son:public Base{
public:
int a;
son(){ a=200;}
void func(){
cout << "Son - func()调用" << endl;
}
};
int main() {
son A;
cout<<A.a<<endl; //默认输出的是子类的同名成员
cout<<A.Base::a<<endl; //加作用域可以访问父类的同名成员
A.func(); //默认是子类的函数调用
A.Base::func();//加作用域可以调用父类的同名函数
return 0;
}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
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...
如： class Son : public Base2, public Base1
C++实际开发中不建议用多继承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
4.6.8 菱形继承---虚基类
菱形继承概念：如果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。
如下图所示：类 A 派生出类 B 和类 C，类 D 继承自类 B 和类 C，这个时候类 A 中的成员变量和成员函数继承到类 D 中变成了两份，一份来自 A-->B-->D 这条路径，另一份来自 A-->C-->D 这条路径。这就会产生错误。
虚基类：为了解决多继承时的命名冲突和冗余数据问题，C++提出了虚继承，使得在派生类中只保留一份间接基类的成员。
//间接基类A
class A{
protected:
int m_a;
};
//直接基类B
class B: virtual public A{ //虚继承
protected:
int m_b;
};
//直接基类C
class C: virtual public A{ //虚继承
protected:
int m_c;
};
//派生类D
class D: public B, public C{
public:
void seta(int a){ m_a = a; } //正确
void setb(int b){ m_b = b; } //正确
void setc(int c){ m_c = c; } //正确
void setd(int d){ m_d = d; } //正确
private:
int m_d;
};
int main(){
D d;
return 0;
}不论虚基类在继承体系中出现了多少次，在派生类中都只包含一份虚基类的成员。A就是一个虚基类。
注意问题：
- 必须在虚派生的真实需求出现前就已经完成虚派生的操作。换个角度讲，虚派生只影响从指定了虚基类的派生类中进一步派生出来的类，它不会影响派生类本身。
- C++标准库中的 iostream 类就是一个虚继承的实际应用案例。iostream 从 istream 和 ostream 直接继承而来，而 istream 和 ostream 又都继承自一个共同的名为 base_ios 的类，是典型的菱形继承。
- 不提倡在程序中使用多继承，只有在比较简单和不易出现二义性的情况或实在必要时才使用多继承，能用单一继承解决的问题就不要使用多继承。
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，函数模板template
- 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
#include<iostream>
using namespace std;
class Animal{
public:
//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
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
int main() {
Cat cat;
DoSpeak(cat);
Dog dog;
DoSpeak(dog);
return 0;
}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
怎么理解C++多态的“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 多态的优点
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
#include<iostream>
using namespace std;
//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;
}C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多，如下：
- 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
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：
#include<iostream>
using namespace std;
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;
};
};
int main() {
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
return 0;
}4.7.4 纯虚函数实例
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：
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
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;
}
int main() {
DoWork(new Coffee);
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);
return 0;
}#include<iostream>
using namespace std;
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() {
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
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;
}
int main() {
DoWork(new Coffee);
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);
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：
#include<iostream>
using namespace std;
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; //纯虚析构函数
};
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;
};
int main() {
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;
return 0;
}总结：
- 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
- 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构
- 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
4.7.6 多态案例：电脑组装
案例描述：
电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储），将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商，创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口，测试时组装三台不同的电脑进行工作。
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU{
public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard{
public:
//抽象的显示函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory{
public:
//抽象的存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer{
public:
Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem){
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数
void work(){
//让零件工作起来，调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件
~Computer(){
//释放CPU零件
if (m_cpu != NULL){
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
//释放显卡零件
if (m_vc != NULL){
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
//释放内存条零件
if (m_mem != NULL){
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard * m_vc; //显卡零件指针
Memory * m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU{
public:
virtual void calculate(){
cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard :public VideoCard{
public:
virtual void display(){
cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
}
};
class IntelMemory :public Memory{
public:
virtual void storage(){
cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU{
public:
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;
}
};
int main(){
//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>
using namespace std;
int main() {
ofstream ofs;
ofs.open("fuckk.txt", ios::out);
ofs << "姓名：张三" << endl;
ofs << "性别：男" << endl;
ofs << "年龄：18" << endl;
ofs.close();
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 <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
ifstream ifs;
ifs.open("fuckk.txt", ios::in);
if (!ifs.is_open()){
cout << "文件打开失败" << endl;
return 0;
}
/*//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;
}*/
/*//第四种
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF){
cout << c;
}*/
ifs.close();
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>
using namespace std;
class Person{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
int main() {
//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();
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 <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Person{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
int main() {
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;
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
版权声明：本文标题：C++核心编程【只讲解C++语言特性，需要有C语言基础】 内容由热心网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：https://www.elefans.com/dongtai/1728312843a1153257.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
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