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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的修改了它的指令
全局区:
全局变量和静态变量存放于此
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-const(常量) g-giobal(全局) l-local(局部)
//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 20;
//const修饰的全局变量—全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 20;
int main()
{
//全局区
//全局变量、静态变量、常量
//创建普通局部变量(写在函数图内的变量)
int a = 10;
int b = 20;
cout << "局部变量a的地址:" << (int) & a << endl;
cout << "局部变量b的地址:" << (int) & b << endl;
cout << "全局变量a的地址:" << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量b的地址:" << (int)&g_b << endl;
//静态变量:在普通变量前加static
static int s_a = 10;
static int s_b = 20;
cout << "静态变量s_a的地址:" << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量s_b的地址:" << (int)&s_b << endl;
//常量
//字符串常量
cout << "字符串常量的地址;" << (int)&("hello world") << endl;
//const修饰的变量
//const修饰的全局变量和const修饰的局部变量
cout << "全局常量c_g_a的地址:" << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量c_g_b的地址:" << (int)&c_g_b << endl;
const int c_l_a = 10;
const int c_l_b = 20;
cout << "局部常量c_l_a的地址:" << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量c_l_b的地址:" << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
打印结果:
总结;
- C++中在程序运行前分为全局区和代码区
- 代码取得特点是共享和只读
- 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
- 其中包含的常量有:const修饰的全局变量(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:
//栈区数据注意事项:不要返回局部变量的地址
//栈区的数据由编译器管理和释放
int* func(int b)//形参数据也会放在栈区
{
b = 100;
int a = 10; //局部变量
return &a; //返回局部变量地址
}
int main()
{
//接收func函数的返回值
int * p = func(1);
cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字,是因为编译器做了保留
cout << "hello world" << endl;
cout << *p << endl; //第二次这个数据就不再保留
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()
{
//利用new关键字可以将数据开辟到堆区
//指针本质也是局部变量,放在栈上;指针保存的数据时放在堆区
int* p = new int(10);
return p;
}
int main()
{
//在堆区开辟数据
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,会返回该数据包对应的类型的指针
示例1:基本语法
/1.new的基本语法
int* func()
{
//在堆区创建整型数据
//new返回的是该数据类型的指针
int* p = new int(10);
return p;
}
void test1()
{
int* p = func();
cout << *p << endl;
//堆区数据由程序员管理开辟,程序员管理释放
//如果想释放堆区的数据,利用关键字delete
delete p;
//cout << *p << endl; //内存已经被释放,再次访问就是非法操作,会报错
}
int main()
{
test1();
system("pause");
return 0;
}
示例2:开辟数组
//2.在堆区利用new开辟数组
void test2()
{
//在堆区创建10个整型数据的数组
int * array = new int[10];//10代表数组有10个元素
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
array[i] = i + 100; //给10个元素赋值 100~109
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
cout << array[i] << endl;
}
//释放堆区数组
//释放数组的时候,要加[]才可以
delete [] array;
}
int main()
{
test2();
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()
{
///引用的基本语法:数据类型 &别名 = 原名
int a = 10;
//创建引用
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 引用的注意事项
- 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;
//1.引用必须初始化
//int& b; //错误,必须要初始化
int &b = a;
//2.引用在初始化后不可以发生改变
int c = 20;
b = c; //赋值操作,而不是更改引用
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
cout << "c = " << a << 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
有点:可以简化指针修改实参
示例:
//交换函数
//1.值传递
void mySwap01(int a, int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
cout << "Swap01 a = " << a << endl;
cout << "Swap01 b = " << b << endl;
}
//2.地址传递
void mySwap02(int * a, int * b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
cout << "Swap02 a = " << (int)*a << endl;
cout << "Swap02 b = " << (int)*b << endl;
}
//3.引用传递
void mySwap03(int &a,int &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
cout << "Swap03 a = " << a << endl;
cout << "Swap03 b = " << b << endl;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
//mySwap01(a, b); //值传递,形参不会修饰实参
//mySwap02(&a, &b); //地址传递,形参会修饰实参
mySwap03(a, b); //引用传递,形参会修饰实参
cout << "a = " << a << endl;
cout << "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:
//引用做函数的返回值
//1.不要返回局部变量的引用
int& test01()
{
int a = 10; //局部变量存在在四区中的栈区
return a;
}
//2.函数的调用可以作为左值
int& test02()
{
static int a = 10; //静态变量存在在四区中的全局区,全局区上的数据包在程序结束后系统释放
return a;
}
int main()
{
int & ref = test01();
cout << "ref = " << ref << endl; //第一次结果正确,是因为编译器做了保留
cout << "ref = " << ref << endl; //第二次结果错误,因为a的内存已经被释放
int& ref2 = test02();
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
test02() = 100; //用原名进行赋值操作:如果函数的返回值是引用,这个函数调用可以作为左值
cout << "ref2 = " << ref2 << endl; //用别名访问
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(指针的指向不可以修改,指针的值可以修改)
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; 指针常量指针指向不可改变,这也说明了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);
cout << "a =" << a << endl;
cout << "ref = " << ref << endl;
system("pause");
return 0;
}
结论:C++推荐使用引用技术,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:
//打印数据函数
void showValue(const int& a)
{
//a = 100; //const修饰之后,不可对形参进行修改,进而不会修改实参
cout << "a = " << a << endl;
}
int main()
{
//常量引用
//使用场景:用来修饰形参,防止误操作
//int& ref = a; //正确
//int& ref = 10; //错误,引用必须引一块合法的内存空间
//加上const之后就可以了,编译器优化代码: int temp = 10; const int & ref = temp;
const int& ref = 10;
//ref = 20; //错误,加入const之后变为只读,不可以修改变量
cout << "ref = " << ref << endl;
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:
//函数默认参数
//如果我们自己传入数据,就用自己的数据;如果没有,嘛呢用默认值
//语法:返回值类型 函数名称 (形参=默认值){ }
int func(int a, int b=20, int c=30)
{
return a + b + c;
}
//注意事项
//1.如果某个位置已经有了默认参数,那么从这个位置往后,从左到右都必须有默认值
//int func(int a = 10, int b, int c)
//{
// return a + b + c;
//} //错误,缺少形参b和c的默认值
//2.如果函数声明有默认参数,那么函数实现就不能有默认参数
//声明和实现只能有一个有默认参数
int func2(int a=10, int b = 10); //函数声明
int func2(int a, int b) //函数实现
{
return a + b;
}
int main()
{
cout << func(10,30) << endl;
cout << func2() << endl;
system("pause");
return 0;
}
3.2 函数占位参数
C++中函数的形参裂变里可以有占位参数,用户做占位,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:
//占位参数:返回值类型 函数名(数据类型){ }
//目前阶段的占位参数还用不到,后面课程中会用到
//占位参数还可以有默认参数
void func(int a,int = 10)
{
cout << "this is func" << endl;
}
int main()
{
func(10);
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:可以让函数名相同,提高复用性
//函数重载的满足条件:
//1.同一个作用域下(eg:全局作用域)
//2.函数名称相同
//3.函数参数类型不同,或者个数不同,或者顺序不同
void func()
{
cout << "调用func()" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "调用func(int a)" << endl;
}
void func(double a)
{
cout << "调用func(double a)" << endl;
}
void func(int a,double b)
{
cout << "调用func(int a,double b)" << endl;
}
void func(double a, int b)
{
cout << "调用func(double a, int b)" << endl;
}
//注意事项:函数的返回值不可以做为函数重载的条件
//int func(double a, int b)
//{
// cout << "调用func(double a, int b)" << endl;
//}
int main()
{
func();
func(10);
func(3.14);
func(10,3.14);
func(3.14, 10);
system("pause");
return 0;
}
3.2.2 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:
//函数重载的注意事项
//1.引用作为重载的条件
void func(int& a)
{
cout << "调用func(int& a)" << < endl;//int & a =10 不合法;int &a = b合法
}
void func(const int& a)
{
cout << "调用func(const int& a)" << endl; //const int & a = 10 合法(指针常量)
}
//2.函数重载碰到默认参数
void func2(int a)
{
cout << "调用func2(int a)" << endl;
}
void func2(int a,int b = 10)
{
cout << "调用func2(int a,int b = 10)" << endl;
}
int main()
{
/*int a = 10;
func(a);*/
func(10);
//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(最重要!!!)
C++面向对象的三大特性为:封装、继承、多态
C++认为万事万物都皆有对象,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,人属于人嘞,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:
const double pi = 3.14; //圆周率
//设计一个圆类,求圆的周长
//圆的周长=2*pi*半径(半径-属性)
//class 代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类的名称
class circle
{
//访问权限
public: //公众权限
//属性(变量)
int m_r; //半径
//行为(函数) //求圆的周长
double calculate()
{
return 2 * pi * m_r;
}
};
int main()
{
//通过圆类 创建具体的圆(对象)
//实例化 (通过一个类 创建一个对象的过程)
circle c1;
//给圆对象 的属性赋值
c1.m_r = 10;
//2*pi*10 = 62.8
cout << "圆c1的周长= " << c1.calculate() << 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
示例代码:
//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
//设计学生类
class student
{
//访问权限
public:
//类中的属性和行为统一称为 成员
//属性 也称为 成员属性或成员变量
string m_name;
string m_id;
//行为 也称为 成员函数或成员方法
void showStudent()
{
cout << "姓名: " << m_name << "学号: " << m_id << endl;
}
//给姓名赋值
void setName(string name)
{
m_name = name;
}
//给学号赋值
void setId(string id)
{
m_id = id;
}
};
int main()
{
//创建一个具体的学生 实例化对象
student s1;
//给学生对象 的属性赋值
s1.m_name = "张三";
s1.m_id = "22206043038";
//显示学生信息
s1.showStudent();
student s2;
//s2.m_name = "李四";
s2.setName ("李四");
//s2.m_id = "22206043039";
s2.setId("22206043039");
s2.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;
//访问权限
//1.公共权限public 成员 类内可以访问,类外可以访问
//2.保护权限protected 成员 类内可以访问,类外不可以访问(继承关系:儿子可以访问父亲中的保护内容)
//3.私有权限private 成员 类内可以访问,类外不可以访问(继承关系:儿子不可以访问父亲的私有内容)
class person
{
//属性
public: //公共权限
string m_name;
protected: //保护权限
string m_car;
private: //私有权限
int m_id;
//行为
public:
void func()
{
//类内访问
m_name = "张三"; //姓名
m_car = "奔驰"; //车
m_id = 123456; //银行卡密码
}
};
int main()
{
person p1;
//类外访问
p1.m_name = "李四";
//p1.m_car = "宝马"; //保护权限内容,类外不可访问
//p1.m_id = 456789; //保护权限内容,类外不可访问
p1.func();
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
//struct和class的区别
//struct 默认权限是公共 public
//class 默认权限是私有 private
class C1
{
int m_A; //默认权限是私有
};
struct C2
{
int m_A; //默认权限是公共
};
int main()
{
C1 c1;
//c1.m_A = 100; //在class里默认权限为私有,因此类外不可以访问
C2 c2;
c2.m_A = 100; //在struct默认权限为公共,因此可以访问
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:
//成员属性设置为私有
//1.可以自己控制读写权限
//2.对于写权限可以检测数据的有效性
//人类
class person
{
public:
//设置姓名
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
//获取姓名
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 << "年龄" << age << "输入有误,复赋值失败" << endl;
return;
}
m_Age = age;
}
//设置偶像
void setIdol(string idol)
{
m_Idol = idol;
}
private:
string m_Name; //姓名 可读可写
int m_Age = 18; //年龄 只读 也可以写(年龄必须在0~150之间)
string m_Idol; //偶像 只写
};
int main()
{
person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
//获取姓名
cout << "姓名: " << p.getName() << endl;
//年龄设置
p.setAge(160);
//p.m_Age = 20;
//获取年龄
cout << "年龄: " << p.getAge() << endl;
//设置偶像
p.setIdol("EXO");
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
//立方体类设计
//1.创建立方体类
//2.设计属性
//3.设计行为 获取立方体面积和体积
//4.分别利用全局函数和成员函数 判断两个立方体是否相等
class Cube
{
public: //行为
//设置长
void setL(int l)
{
m_L = l;
}
//获取长
int getL()
{
return m_L;
}
//设置宽
void setW(int w)
{
m_W = w;
}
//获取宽
int getW()
{
return m_W;
}
//设置高
void setH(int h)
{
m_H = h;
}
//获取高
int getH()
{
return m_H;
}
//获取立方体周长
int calculateS()
{
return 2 * m_L * m_W + 2 * m_L * m_H + 2 * m_W * m_H;
}
//获取立方体面积
int calculateV()
{
return m_L * m_W * m_H;
}
//成员函数判断两个立方体是否相等
bool isSameByClass(Cube& c)
{
if (m_L == c.getL() && m_W == c.getW() && m_H == c.getH())
{
return true;
}
return false;
}
private: //属性
int m_L; //长
int m_W; //宽
int m_H; //高
};
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool isSame(Cube& c1, Cube& c2)
{
if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH())
{
return true;
}
return false;
}
int main()
{
//创建立方体对象c1
Cube c1;
c1.setL(10);
c1.setW(10);
c1.setH(10);
cout << "立方体c1面积为:" << c1.calculateS() << endl; //600
cout << "立方体c1体积为:" << c1.calculateV() << endl; //1000
//创建立方体对象c2
Cube c2;
c2.setL(10);
c2.setW(10);
c2.setH(10);
//利用全局函数判断两个立方体是否相等
bool result = isSame(c1, c2);
if (result)
{
cout << "全局函数判断:两个立方体相等" << endl;
}
else
{
cout << "全局函数判断:两个立方体不相等" << endl;
}
//利用成员函数判断两个立方体是否相等
result = c1.isSameByClass(c2);
if (result)
{
cout << "成员函数判断:两个立方体相等" << endl;
}
else
{
cout << "成员函数判断:两个立方体不相等" << endl;
}
system("pause");
return 0;
}
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。
实现一:在一个文件内
//点类
class Point
{
public:
//设置X
void setX(int x)
{
m_X = x;
}
//获取X
int getX()
{
return m_X;
}
//设置Y
void setY(int y)
{
m_Y = y;
}
//获取Y
int getY()
{
return m_Y;
}
private:
//属性
int m_X;
int m_Y;
};
//圆类
class Circle
{
public:
//设置圆心
void setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
// 获取圆心
Point getCenter()
{
return m_Center;
}
// 设置半径
void setR(int r)
{
m_R = r;
}
// 获取半径
int getR()
{
return m_R;
}
private:
//属性
int m_R; //半径
//在类中可以让另一个类 作为本类中的成员(核心)
Point m_Center; //圆心
};
//全局函数:判断点和圆关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
//计算点到圆心距离的平方
int distance =
(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +
(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());
//计算半径的平方
int rDistance = c.getR() * c.getR();
//进行判断
if (distance == rDistance)
{
cout << "点在圆上" << endl;
}
else if (distance > rDistance)
{
cout << "点在圆外" << endl;
}
else
{
cout << "点在圆内" << endl;
}
}
int main()
{
//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(9);
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);
//判断
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
}
实现二:分文件编写
头文件:函数声明
1.point.h
#pragma once //防止头文件重复包含
#include<iostream> //标准的输入输出
using namespace std; //标准的命名空间
//点类的声明
class Point
{
public:
//设置X
void setX(int x);
//获取X
int getX();
//设置Y
void setY(int y);
//获取Y
int getY();
private:
//属性
int m_X;
int m_Y;
};
2.circle.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include"point.h";
//圆类的声明
class Circle
{
public:
//设置圆心
void setCenter(Point center);
// 获取圆心
Point getCenter();
// 设置半径
void setR(int r);
// 获取半径
int getR();
private:
//属性
int m_R; //半径
//在类中可以让另一个类 作为本类中的成员(核心)
Point m_Center; //圆心
};
源文件:函数实现
1.point.cpp
#include"point.h"
//点类的实现
//设置X
void Point::setX(int x)
{
m_X = x;
}
//获取X
int Point::getX()
{
return m_X;
}
//设置Y
void Point::setY(int y)
{
m_Y = y;
}
//获取Y
int Point::getY()
{
return m_Y;
}
2.circle.cpp
#include"circle.h"
//圆类的实现
//设置圆心
void Circle::setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
// 获取圆心
Point Circle::getCenter()
{
return m_Center;
}
// 设置半径
void Circle::setR(int r)
{
m_R = r;
}
// 获取半径
int Circle::getR()
{
return m_R;
}
主函数:
#include<iostream>
using namespace std;
#include"point.h"
#include"circle.h"
//全局函数:判断点和圆关系
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
//计算点到圆心距离的平方
int distance =
(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +
(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());
//计算半径的平方
int rDistance = c.getR() * c.getR();
//进行判断
if (distance == rDistance)
{
cout << "点在圆上" << endl;
}
else if (distance > rDistance)
{
cout << "点在圆外" << endl;
}
else
{
cout << "点在圆内" << endl;
}
}
int main()
{
//创建点
Point p;
p.setX(10);
p.setY(9);
//创建圆
Circle c;
c.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c.setCenter(center);
//判断
isInCircle(c, p);
system("pause");
return 0;
}
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场设置,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,无需手动调用。
- 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.函数名称和类名相同
3.构造函数可以有参数,因此可以发生重载
4.程序在调用对象时会自动调用构造,无需手动调用,而且指挥调用一次
析构函数语法:~类名(){}
1.析构函数,没有返回值也不写void
2.函数名称和类名相同,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,无需手动调用,而且只会调用一次
//对象的初始化和清理
//1.构造函数 进行初始化操作
class Person
{
public:
//1.1 构造函数
//没有返回值 不用写void
//函数名 与类名相同’
//构造函数可以有参数,可以发生重载
//创建对象的时候,构造函数会自动调用,而且只调用一次
Person()
{
cout << "Person构造函数的调用" << endl;
}
//2.析构函数 进行清理操作
//没有返回值 不写void
//函数名和类名相同 在名称前加~
//析构函数不可以有参数,不能发生重载
//对象在销毁前会自动调用析构函数,而且只会调用一次
~Person()
{
cout << "Person析构函数的调用" << endl;
}
};
//构造和析构都是必须有的实现,如果我们自己不提供,编译器会提供一个空实现的构造和析构
void test01()
{
Person p; //局部对象 在栈上的数据,test01执行完毕后,就会释放这个对象
}
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:
//构造函数的分类及调用
//分类
//按照参数分类 无参构造(默认构造) 和 有参构造
//按照类型分类 普通构造 和 拷贝构造
class Person
{
public:
//普通构造
Person() //无参构造
{
cout << "Person无参构造函数的调用" << endl;
}
Person(int a) //有参构造
{
age = a;
cout << "Person有参构造函数的调用" << endl;
}
//拷贝构造
Person(const Person &p)
{
//将传入的对象身上的所有属性,拷贝到当前对象身上
age = p.age;
cout << "Person拷贝构造函数的调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person析构函数的调用" << endl;
}
//属性
int age;
};
//调用
void test01()
{
1.括号法
//Person p1; //默认构造函数调用
//Person p2(10); //有参构造函数调用
//Person p3(p2); //拷贝构造函数调用
//
注意事项1
调用默认(无参)构造函数时,不要加()
因为下面这行代码,编译器会认为是一个函数的声明,不会认为在创建对象
Person p1();
void func();
//cout << "p2的年龄为: " << p2.age << endl;
//cout << "p3的年龄为: " << p3.age << endl;
2.显式法
//Person p1;
//Person p2 = Person(10); //有参构造函数的调用
//Person p3 = Person(p2); //拷贝构造函数的调用
Person(10); //单拎出来是匿名对象 特点:当前行执行结束后,系统会立即回收掉匿名对象
cout << "aaa" << endl; //测试在test01函数没执行完毕前Person(10)对象已经被销毁
注意事项2
不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象
因为编译器会认为 Person(p3);(匿名对象)==Person p3;(对象声明),造成p3重定义
Person(p3);
//3.隐式转换法
Person p4 = 10; //相当于Person p4 = Person(10); //有参构造函数的调用
Person p5 = p4; //相当于Person p5 = Person(p4); //拷贝构造函数的调用
}
int main()
{
test01();
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:
//拷贝构造函数调用时机
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age)
{
cout << "Person有参构造函数调用" << endl;
m_age = age;
}
Person(const Person & p)
{
cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;
m_age = p.m_age;
}
~Person()
{
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
int m_age;
};
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象(最常用)
void test01()
{
Person p1(10);
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为: " << p2.m_age << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p) //此处的p是形参,形参改变不影响实参:因为值传递时,形参是根据实参拷贝出来的数据
{
p.m_age = 20;
}
void test02()
{
Person p;
doWork(p); //此处的p是实参
}
//3.值方式返回局部对象(函数执行完后会被释放掉)
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << (int*)&p1 << endl;
//较老版本的编译器会使用拷贝函数返回一个对象,但是拷贝函数会创造一个新的空间存放数据效率低
//新版本的编译器优化了这个过程,将局部对象的空间直接分配给函数调用方的变量,所以不会使用拷贝函数
//return p1; //返回的不是p1本身,而是返回的根据p1创建的新对象(无法调用拷贝函数)
return Person(p1); //可以调用拷贝函数,相当于Person p = Person(p1); 显式法
}
void test03()
{
Person p = doWork2(); //用p接收doWork2的返回值
cout << (int*)&p << endl;
}
int main()
{
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
返回值优化原则:对于临时对象(也就是右值对象),编译器不会在内存中创建它,当把它赋值给一个左值对象时才会创建这个对象。对于一个函数返回一个函数内的局部临时对象时,彼岸一起优化之后相当于在函数的调用点出才会创建这个对象。
4.2.4 构造函数调用规则
默认情况下,C++编译器至少给一个类添加3个函数
1.默认构造函数(无参,函数体为空)
2.默认析构函数(无参,函数体为空)
3.默认拷贝构造函数,对属性进行值拷贝
构造函数调用规则如下:
- 如果用户定义有参构造函数,C++不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++不会提供其他构造函数
示例:
//构造函数的调用guize
//1.创建一个类,C++编译器会给每个类添加至少三个函数:
//默认构造(空实现)、析构函数(空实现)、拷贝构造(值拷贝)
//2.
// 如果我们写了有参构造函数,编译器就不会再提供默认构造,但依然提供拷贝构造函数
//如果我们写了拷贝构造函数,编译器就不再提供其他普通构造函数了
class Person
{
public:
/*Person()
{
cout << "Person默认构造函数调用" << endl;
}*/
/*Person(int age)
{
cout << "Person有参构造函数调用" << endl;
m_age = age;
}*/
Person(const Person & p)
{
cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;
m_age = p.m_age;
}
~Person()
{
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
int m_age;
};
//void test01()
//{
// Person p;
// p.m_age = 18;
//
// Person p2(p);
// cout << "p2的年龄为:" << p2.m_age << endl;
//}
void test02()
{
Person p(18);
Person p2(p);
cout << "p2的年龄为:" << p2.m_age << endl;
}
//void test03()
//{
// Person p;
//}
int main()
{
//test01();
test02();
//test03(); //无法调用默认构造
system("pause");
return 0;
}
4.2.5 深拷贝和浅拷贝
深浅拷贝是面试经典问题,也是常见的一个坑
浅拷贝:简单的复制拷贝操作
深拷贝:在堆区重新申请空间,进行拷贝操作
示例:
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age,int height)
{
cout << "Person有参构造函数调用" << endl;
m_age = age;
m_Height = new int (height);
}
Person(const Person & p)
{
cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;
m_age =p.m_age;
//m_Height = p.m_Height; 编译器拷贝构造函数默认实现这行代码
//深拷贝操作
m_Height = new int(*p.m_Height);
}
~Person()
{
//析构代码:将堆区开辟数据做释放操作
if (m_Height != NULL)
{
delete m_Height;
m_Height = NULL;
}
cout << "Person析构函数调用" << endl;
}
int m_age; //年龄
int * m_Height; //身高
};
void test01()
{
Person p(18,160);
cout << "p的年龄为:" << p.m_age << "身高为: " << *p.m_Height <<endl;
Person p2(p);
cout << "p2的年龄为:" << p2.m_age << "身高为: " << *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:
//初始化列表
class Person
{
public:
// //传统初始化操作
//Person(int a,int b,int c)
//{
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
初始化列表初始化属性
//Person() :m_A(10), m_B(20), m_C(30)
//{
//}
//初始化列表初始化属性-进阶版
Person(int a,int b,int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c)
{
}
//属性
private:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01()
{
//Person p(10, 20, 30);
//Person p;
Person p(30, 20, 10);
cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main()
{
test01();
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?
构造的顺序是:先调用对象成员的构造,在调用本类构造
析构顺序与构造相反
示例:
//类对象作为类成员-对象成员
//手机类
class Phone
{
public:
//有参构造函数
Phone(string pName)
{
m_PName = pName;
cout << "Phone构造函数的调用" << endl;
}
~Phone()
{
cout << "Phone析构函数的调用" << endl;
}
//品牌
string m_PName;
};
//人类
class Person
{
public:
//有参构造函数
//Phone m_Phone = pName; 隐式转换法(利用字符串给对象赋初值)
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造函数的调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person析构函数的调用" << endl;
}
//姓名
string m_Name;
//手机
Phone m_Phone;
};
//当其他类对象作为本类成员,构造时先构造类对象(对象成员),再构造自身,析构的顺序与构造相反
void test01()
{
Person p("张三","iPone");
cout << p.m_Name << "拿着:" << p.m_Phone.m_PName << endl;
}
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
//静态成员变量
class Person
{
public:
//1.所有对象共享同一份数据
//2.在编译阶段就分配内存
//3.类内声明,类外初始化操作
static int m_A;
//静态成员变量也是有访问权限的
private:
static int m_B;
};
int Person:: m_A = 100;
int Person:: m_B = 200;
void test01()
{
Person p;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl; //100
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "m_A = " << p.m_A << endl; //200
}
void test02()
{
//静态成员变量 不属于某个对象上,所有对象都共享同一份数据,因此静态成员变量有两种访问方式
//1.通过对象进行访问
//Person p;
//cout << "m_A = " << p.m_A << endl; //100
//2.通过类名进行访问
cout << "m_A = " <<Person::m_A << endl;
//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //类外不可访问私有静态成员变量
}
int main()
{
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
示例2:静态成员函数
//静态成员函数
//1.所有对象共享同一个函数
//2.静态成员函数只能访问静态成员变量
class Person
{
public:
//静态成员函数
static void func()
{
m_A = 100; //静态成员函数可以访问静态成员变量
//m_B = 200; //静态成员函数不可以访问非静态成员变量,无法区分是哪个对象的属性
cout << "static void func调用" << endl;
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2()
{
cout << "static void func2调用" << endl;
}
};
int Person::m_A = 0;
//静态成员变量有两种访问方式
void test01()
{
//1.通过对象访问
Person p;
p.func();
//2.通过类名访问
Person::func();
//Person::func2(); //l类外访问不到私有静态成员函数
}
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
小知识点:
内存对齐:是指数据在内存中存储时按照一定规则排列的过程。在计算机系统中,数据以字节为单位存储在内存中。在32位操作系统下,我们普遍使用的gcc编译器和vs编译器都是默认按照起始数据类型大小进行内存对齐的。例如:有两个成员int a;和char b; 如果按大小相加的话应该为6字节,但由于内存对齐的原因,实际结果为8字节。再例如:有两个成员,char a; 和 char b; 共占用2个字节。因为这时成员都是char型(占一个字节空间),本身已经对齐,不需要内存对齐操作。
//成员变量和成员函数分开存储
class Person
{
int m_A; //非静态成员变量 属于类的对象上的数据
static int m_B; //静态成员变量 不属于类的对象上的数据
void func() {}; //非静态成员函数 不属于类的对象上的函数
static void func2() {}; //静态成员函数 不属于类的对象上的函数
};
int Person:: m_B = 0;
void test01()
{
Person p;
//空对象占用内存空间为:1字节
//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间,是为了区分空对象占内存位置
//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
void test02()
{
Person p;
cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl; //4个字节
}
int main()
{
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
4.3.2 this 指针
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:这一块代码是如何让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
class Person
{
public:
Person(int age) //构造函数
{
//this指针指向 被调用的成员函数 所属的对象
this->age= age;
}
//这里为什么使用引用返回
//引用指向本身内存,不用引用就是拷贝,而拷贝指向另一个内存
//加了引用,返回的一直是p2,可以一直加10,但如果不加引用,函数返回的是p2加了10后的拷贝构造(p2',与p2无关),p2之后就不会再加10了
Person& PersonAddAge(Person & p) //如果要返回本体,需要用引用的方式做返回
//Person PersonAddAge(Person& p) //返回值,返回的不是本体,根据本体创造了一个新的数据,调用了拷贝构造函数
{
this->age += p.age;
//this 指向p2的指针,而*this指向的就是p2这个对象本体
return *this;
}
int age; //成员属性
};
//1.解决名称冲突
void test01()
{
Person p1(18);
cout << "p1年龄为: " << p1.age << endl; //18
Person p2(20);
cout << "p2年龄为: " << p2.age << endl; //20
}
//2.返回对象本身用 *this
void test02()
{
Person p1(10);
Person p2(10);
//链式编程思想
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);
cout << "p2的年龄为: " << p2.age << endl;
}
int main()
{
//test01();
test02();
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:
//空指针调用成员函数
class Person
{
public:
void showClassName()
{
cout << "This is Person class" << endl;
}
void showPersonAge()
{
if (this == NULL) //加入这一段可以防止空指针访问类的对象,导致崩掉
{
return;
}
//该函数存在非静态成员变量,属于类的对象,报错原因是因为传入的指针是NULL(无中生有)
cout << "年龄为:" << m_Age << endl; //属性前默认是this->m_Age
}
int m_Age;
};
void test01()
{
Person* p = NULL; //空指针 没有创建对象
p->showClassName();//正确
p->showPersonAge();//错误
}
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,称改对象为常对象
- 常对象只能调用常函数
示例:
//常函数
class Person
{
public:
//this指针的本质是 指针常量(指针的指向不可以更改,指针指向的值可以更改)
//在成员函数后面加const,修饰的是this指针,让指针指向的值也不可以修改
void showPerson() const //const Person * const this;
{
//m_A = 100; //本质是this->m_A = 100;
//this = NULL; //this指针不可以修改指针的指向
m_B = 100; //本质是this->m_B = 100;
}
void func()
{
m_A = 100;
}
int m_A;
mutable int m_B; //特殊变量,即使在常函数中,也可以修改这个值,加关键字mutable
};
void test01()
{
Person p;
p.showPerson();
}
//常对象
void test02()
{
const Person p; //在对象前加const,变为常对象
//p.m_A = 100; //错误,常对象不允许修改普通的成员变量
p.m_B = 100; //正确,m_B是特殊值,在常对象下也可以修改
//常对象只能调用常函数
p.showPerson();
//p.func(); //错误,常对象不可以调用普通成员函数,因为普通成员函数可以修改属性
}
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
//建筑物类
class Building
{
//GoodGuy全局函数是Building好朋友,可以访问Building中的私有成员
friend void GoodGuy(Building& building);
public:
Building() //构造函数
{
m_SittingRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom; //卧室
};
//全局函数
void GoodGuy(Building &building)
{
cout << "好朋友正在访问:" << building.m_SittingRoom << endl;
cout << "好朋友正在访问:" << building.m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
Building building;
GoodGuy(building);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2 类做友元
//类做友元
class Building; //提前声明,防止报错
class GoodGuy
{
public:
GoodGuy(); //构造函数
void visit(); //参观函数 访问Building中的属性
Building * building; //如果是Building building; 则在GoodGuy()运行结束后,立即被释放。之后再调用building里的属性会访问到空指针报错
};
class Building
{
//GoodGuy类是本类的好朋友,可以访问本类中私有成员
friend class GoodGuy;
public:
Building(); //构造函数
public:
string m_SittigRoom;
private:
string m_BedRoom;
};
//类外写成员函数
Building::Building() //构造函数,初始化
{
m_SittigRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
GoodGuy:: GoodGuy() //构造函数,初始化指针
{
//创建建筑物对象
//new什么样的类型,就返回什么类型的指针
building =new Building; //利用new开辟堆区数据,开发者随时用完该变量,随时将该块内存释放
}
void GoodGuy:: visit()
{
cout << "好朋友正在访问; " << building->m_SittigRoom << endl;
cout << "好朋友正在访问; " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
//创建好朋友对象
GoodGuy gg;
gg.visit();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3 成员函数做友元
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
class Building;
class GoodGuy
{
public:
GoodGuy();
void visit(); //让visit函数可以访问Building中的私有成员
void visit2(); //让visit2函数不可以访问Building中的私有成员
Building* building;
};
class Building
{
//告诉编译器 GoodGuy类下的visit成员函数作为本类的好朋友,可以访问私有成员
friend void GoodGuy::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom; //卧室
};
//类外实现成员函数
GoodGuy::GoodGuy()
{
building = new Building;
}
void GoodGuy::visit()
{
cout << "visit正在访问; " << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "visit正在访问; " << building->m_BedRoom << endl;
}
void GoodGuy::visit2()
{
cout << "visit2正在访问; " << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "visit2正在访问; " << building->m_BedRoom << endl;
}
Building::Building()
{
m_SittingRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
//测试函数
void test01()
{
GoodGuy gg;
gg.visit();
gg.visit2();
}
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
#include<iostream>
using namespace std;
//加号运算符重载
class Person
{
public:
1.通过成员函数重载
//Person operator+(Person& p)
//{
// Person temp;
// temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
// temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
// return temp;
//}
int m_A;
int m_B;
};
//2.通过全局函数重载
Person operator+(Person& p1, Person& p2)
{
Person temp;
temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp;
}
Person operator+(Person& p1, int num)
{
Person temp;
temp.m_A = p1.m_A + num;
temp.m_B = p1.m_B + num;
return temp;
}
void test01()
{
Person p1;
p1.m_A = 10;
p1.m_B = 10;
Person p2;
p2.m_A = 10;
p2.m_B = 10;
//Person p3 = p1.operator+(p2); //成员函数本质调用
//Person p3 = operator+(p1,p2); //全局函数本质调用
Person p3 = p1 + p2;
cout << "p3.m_A = " << p3.m_A << endl;
cout << "p3.m_B = " << p3.m_B << endl;
//运算符重载 也可以发生函数重载
Person p4 = p1 + 100; //Person类型 + int类型
cout << "p4.m_A = " << p4.m_A << endl;
cout << "p4.m_B = " << p4.m_B << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结1:对于内置的数据类型的表达式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
#include<iostream>
using namespace std;
//左移运算符重载
class Person
{
//友元
friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
public:
//构造函数赋初值,解决test01无法对私有属性修改的问题
Person(int a, int b)
{
m_A = a;
m_B = b;
}
private:
//1.利用成员函数重载 左移运算符 p.operator<<(cout) 简化版本p << cout
//不会利用成员函数重载<<运算符,因为无法实现cout在左侧
//void operator<<(cout)
//{
// }
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载左移运算符
//cout 标准输出流类ostream构建的标准输出流对象,且该对象全局只能有一个,因此要用引用的方式传递
//ostream& 用来修饰返回的类型,返回的是ostream类的对象cout
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p) //本质 operator<<(cout,p) 简化 cout << p
{
cout << "p.m_A = " << p.m_A << " p.m_B = " << p.m_B;
return cout;
}
void test01()
{
//Person p;
//p.m_A = 10;
//p.m_B = 10;
Person p(10,10);
//链式编程
//此处是一个函数重载,执行完第一个<<之后变为:cout << endl
//第一个<<是调用operator<<函数后返回了ostream类的对象,和第二个<<结合就算是正常的输出
cout << p << endl; //第二个<<后不是Person类型,所以使用iostream中定义的<<
}
int main()
{
test01();
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
前置递增:++a,先让这个变量递增,再参与表达式运算;
eg:int a = 10;
b = ++a;
cout << "b = " <<endl; // b=10
cout << "a = " <<endl; // a=11
后置递增:a++,先让这个变量用本体参与表达式运算,再进行递增;
eg:int a = 10;
b = ++a;
cout << "b = " <<endl; // b=11
cout << "a = " <<endl; // a=11
#include<iostream>
using namespace std;
//重载递增运算符
//自定义整型
class MyInteger
{
friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);
public:
MyInteger()
{
m_Num = 0;
}
//重载前置递增运算符 返回引用是为了一直对一个数据进行递增操作
MyInteger& operator++()
{
//先进行++
m_Num++;
//再返回
return *this;
}
//重载后置递增运算符 int代表占位参数,可以用来区分前置和后置递增
//后置返回值,因为此处的temp是局部变量(在当前函数执行完后即被释放),如果返回引用,该行为是非法操作
MyInteger operator++(int)
{
//先记录当前值
MyInteger temp = *this;
//再递增
m_Num++;
//最后返回记录的当前值
return temp;
}
private:
int m_Num;
};
//全局函数-重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{
cout << myint.m_Num;
return cout;
}
void test01()
{
MyInteger myint;
cout << ++(++myint) << endl;
cout << myint << endl;//如果重载前置递增运算符不用引用返回,结果为1。只成功一次,因为(++myint)返回的一个新的对象
}
void test02()
{
MyInteger myint;
cout << myint++ << endl;
//cout << (myint++)++ << endl;//后置不可以进行链式编程
cout << myint << endl;//如果重载前置递增运算符不用引用返回,结果为1。只成功一次,因为(++myint)返回的一个新的对象
}
int main()
{
test01();
test02();
//内置数据类型链式递增
//int a = 0;
//cout << ++(++a) << endl;
//cout << a << endl; //一直再对一个数操作,对同一个a做累加操作
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:
#include<iostream>
using namespace std;
//赋值运算符重载
class Person
{
public:
Person(int age)
{
m_Age = new int(age); //将年龄数据开辟到堆区
}
~Person()
{
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
//重载 赋值运算符
Person & operator=(Person& p)
{
//编译器提供浅拷贝
//m_Age = p.m_Age;
//
//应该先判断是否有属性在堆区,如果有,先释放干净后再深拷贝
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
//深拷贝
m_Age = new int(*p.m_Age);
//返回对象本体
return *this;
}
int* m_Age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
Person p2(20);
Person p3(30);
p3 =p2 = p1; //赋值操作
cout << "p1年龄为: " << *p1.m_Age << endl;
cout << "p2年龄为: " << *p2.m_Age << endl;
cout << "p3年龄为: " << *p3.m_Age << endl;
}
int main()
{
test01();
//内置数据类型对比
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数据对象进行对比操作
示例:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//关系运算符重载
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
m_Name = name;
m_Age = age;
}
//重载==号
bool operator==(Person & p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
return false;
}
//重载!=号
bool operator!=(Person& p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return false;
}
return true;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01()
{
Person p1("Tom", 18);
Person p2("Tim", 18);
if (p1 == p2)
{
cout << "p1和p2是相等的" << endl;
}
else
{
cout << "p1和p2是不相等的" << endl;
}
if (p1 != p2)
{
cout << "p1和p2是不相等的" << endl;
}
else
{
cout << "p1和p2是相等的" << 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:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//函数调用运算符重载
//打印输出类
class MyPrint
{
public:
//重载调用运算符
void operator()(string test)
{
cout << test << endl;
}
};
//全局函数
void myPrint02(string test)
{
cout << test << endl;
}
void test01()
{
MyPrint myPrint;
myPrint("Hello world"); //让对象使用重载后的() 由于很像函数的调用,因此称为仿函数
myPrint02("Hello world"); //全局函数的调用
}
//仿函数非常灵活,没有固定的写法
//加法类
class MyAdd
{
public:
int operator()(int num1, int num2)
{
return num1 + num2;
}
};
void test02()
{
MyAdd myAdd;
int ret = myAdd(100, 100);
cout << ret << endl;
//匿名函数对象 匿名对象:函数名()
cout << 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:
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,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:
#include<iostream>
using namespace std;
//普通实现页面
//Java页面
class Java
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册……(公共头部)" << endl;
}
void foot()
{
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 foot()
{
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 foot()
{
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()
{
cout << "Java下载视频页面如下:" << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.foot();
ja.left();
ja.content();
cout << "——————————" << endl;
cout << "Python下载视频页面如下:" << endl;
Python py;
py.header();
py.foot();
py.left();
py.content();
cout << "——————————" << endl;
cout << "C++下载视频页面如下:" << endl;
Cpp cpp;
cpp.header();
cpp.foot();
cpp.left();
cpp.content();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
继承实现:
#include<iostream>
using namespace std;
//公共页面类
class BasePage
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册……(公共头部)" << endl;
}
void foot()
{
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()
{
cout << "Java下载视频页面如下:" << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.foot();
ja.left();
ja.content();
cout << "——————————" << endl;
cout << "Python下载视频页面如下:" << endl;
Python py;
py.header();
py.foot();
py.left();
py.content();
cout << "——————————" << endl;
cout << "C++下载视频页面如下:" << endl;
Cpp cpp;
cpp.header();
cpp.foot();
cpp.left();
cpp.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。
从基类继承过来的表现其共性,而新增的成员体现其个性。
4.6.2 继承方式
继承的语法:class 子类 : public 父类;
继承方式一共有三种:
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
#include<iostream>
using namespace std;
//继承方式
//公共继承
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1 :public Base1
{
public:
void func()
{
m_A = 10; //父类中的公共权限成员 到子类中依然是公共权限
m_B = 10; //父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限
//m_C = 10; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
}
};
void test01()
{
Son1 s1;
s1.m_A = 100;
//s1.m_B = 100; //到Son1中,m_B是保护权限。保护权限类内可以访问,类外不可以访问
}
//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 = 10; //父类中的公共权限成员 到子类中是保护权限
m_B = 10; //父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限
//m_C = 10; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
}
};
void test02()
{
Son2 s2;
//s2.m_A = 100; //到Son2中,m_A变为了保护权限,类外访问不到
//s2.m_B = 100; //到Son2中,m_B是保护权限,类外不可以访问
}
//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 = 10; //父类中的公共权限成员 到子类中是私有权限
m_B = 10; //父类中的保护权限成员 到子类中是私有权限
//m_C = 10; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
}
};
void test03()
{
Son3 s3;
//s3.m_A = 100; //到Son2中,m_A变为了私有权限,类外不可以访问
//s3.m_B = 100; //到Son2中,m_B变为了私有权限,类外不可以访问
}
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
void func()
{
//m_A和m_B到Son3中变为私有,因此GrandSon3无论以何种方式继承Son3,都访问不到
//m_A = 100;
//m_B = 1000;
}
};
int main()
{
test01();
test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
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:
#include<iostream>
using namespace std;
//继承中的对象模型
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
//利用Developer Command Prompt工具查看对象模型,步骤如下:
//跳转盘符 D:
//跳转文件路径 cd 具体路径下 eg:cd D:\visual studio代码\继承
//查看命名
//cl /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名 eg:cl /d1 reportSingleClassLayoutSon "03 继承中的对象模型.cpp"
class Son :public Base
{
public:
int m_D;
};
void test01()
{
//父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
//父类中私有成员属性 是被编译器隐藏了,因此访问不到,但是确实被继承下去了
cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl; //16
}
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
然输入:cl /d1 reportSingleCLassLayout查看的类名 所属文件名
效果如下图:
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 继承中构造和析构的顺序
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:
#include<iostream>
using namespace std;
//继承中的构造和析构顺序
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()
{
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下:
//先构造父类,再构造子类;析构的顺序与构造的顺序相反
Son s; //创建一个子类对象,同时也会有一个父类对象的创建,才能继承下去
}
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:
#include<iostream>
using namespace std;
//继承同名成员处理方式
class Base
{
public:
Base()
{
m_A = 10;
}
void func()
{
cout << "Base-func()的调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "Base-func(int a)的调用" << endl;
}
int m_A;
};
class Son : public Base
{
public:
Son()
{
m_A = 20;
}
void func()
{
cout << "Son-func()的调用" << endl;
}
int m_A;
};
//同名成员属性处理
void test01()
{
Son s;
cout << "Son的m_A = "<< s.m_A << endl; //直接调用 调用的是子类中的同名成员属性
//如果通过子类对象 访问到父类中同名成员,需要加作用域
cout << "Base的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数处理
void test02()
{
Son s;
s.func(); //直接调用 调用的是子类中的同名成员属性
s.Base::func();
//如果子类中出现和父类同名的成员函数,子类的同名成员会隐藏掉父类中所有同名成员函数
//s.func(10); //错误
s.Base::func(10);//正确,如果想访问到父类中被隐藏的同名函数,需要加作用域
}
int main()
{
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结:
1.子类对象可以直接访问到子类中的同名成员;
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,子类中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
静态成员(static关键字)
变量特点:1.所有对象共享一份数据;2.编译阶段就分配内存;3.类内声明,类外初始化;
函数特点:1.只能访问静态成员变量,不能访问非静态成员变量;2.、所有对象都共享同一份函数实例;
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
#include<iostream>
using namespace std;
//继承中同名静态成员处理方式
class Base
{
public:
static int m_A;
static void func()
{
cout << "Base-static void func()的调用" << endl;
}
static void func(int a)
{
cout << "Base-static void func(int a)的调用" << endl;
}
};
int Base::m_A = 10;
class Son : public Base
{
public:
static int m_A;
static void func()
{
cout << "Son-static void func()的调用" << endl;
}
};
int Son::m_A = 20;
//同名静态成员属性
void test01()
{
//1.通过对象访问静态成员
cout << "通过对象访问" << endl;
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//2.通过类名访问静态成员
cout << "通过类名访问" << endl;
cout << "Son下的m_A = " << Son::m_A << endl;
//第一个::表示通过类名方式访问 第二个::表示访问父类作用域下
cout << "Base下的m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名静态成员函数
void test02()
{
//1.通过对象访问
cout << "通过对象访问" << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
//2.通过类名访问
cout << "通过类名访问" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//Son::func(10); //无法调用到static void func(int a)函数,因为已经被子类的同名函数隐藏
//如果子类出现和父类同名的静态成员函数,会把父类中所有的同名静态函数全部隐藏(不论是普通还是重载)
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员,需要加作用域
Son::Base::func(10);
}
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++实际开发中不建议多类继承
示例:
#include<iostream>
using namespace std;
//多继承语法
class Base1
{
public:
Base1()
{
m_A = 10;
}
int m_A;
};
class Base2
{
public:
Base2()
{
m_A = 20;
}
int m_A;
};
//子类 需要继承Base1和Base2
//语法: class 子类 :继承方式 父类1,继承方式 父类2
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
Son()
{
m_C = 30;
m_D = 40;
}
int m_C;
int m_D;
};
void test01()
{
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl; //16
//当父类中出现同名成员,需要加作用域区分
cout << "Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl;
cout << "Base2::m_A = " << 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:
1.羊继承了动物的数据,驼同时继承了动物的数据,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包继承了两份,其实我们应该清楚,这份数据我们只需要一份就可以
示例;
#include<iostream>
using namespace std;
//动物类
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承 解决菱形继承的问题
// 在继承之前加关键字加关键字 virtual 变为虚继承
// Animal类称为 虚基类
//羊类
class Sheep :virtual public Animal{};
//驼类
class Tuo :virtual public Animal{};
//羊驼类
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo{};
void test01()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 18;
st.Tuo::m_Age = 28;
//当菱形继承,两个父类拥有相同数据,需要加以作用域加以区分
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;
//这份数据我们知道 只要有一份就可以,菱形继承导致数据有两份,造成资源浪费
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是子类继承两份相同的数据包,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:
#include<iostream>
using namespace std;
//多态
// 动态多态满足条件
// 1.有继承关系
// 2.子类要重写父类的虚函数 重载:函数名相同,参数不同;
//动态多态使用
//父类的指针或引用 指向子类对象 eg Animal & animal = cat;
class Animal
{
public:
//虚函数:加关键字virtual
//变为虚函数之后,类内部发生改变。下面子类在实现父类同名函数之后,可以实现地址碗绑定
virtual void speak()
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
//猫类
class Cat:public Animal
{
public:
//重写:函数返回值、函数名、形参列表完全相同
virtual void speak() //重写时virtual可加可不加
{
cout << "小猫在说话" << endl;
}
};
//狗类
class Dog :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小狗在说话" << endl;
}
};
//执行说话的函数
//C++中允许父子之间的类型转换(无需强制),父类的引用可以直接调用子类对象
void doSpeak(Animal &animal) //Animal & animal = cat; 父类引用指向子类对象
{
//地址早绑定 在编译阶段就确定函数地址
//地址晚绑定 如果想执行“小猫在说话”,那么这个函数地址就不能提前绑定,需要在运行阶段进行绑定
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
doSpeak(cat); //小猫在说话
Dog dog;
doSpeak(dog); //小狗在说话
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
多态原理:
总结:
动态多态满足条件
- 有继承关系
- 子类要重写父类的虚函数
多态使用
- 父类的指针或引用 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 :
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//分别利用普通写法和多态技术实现计算器
//普通写法
class Calculator
{
public:
int result(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;
}
//如果想扩展新的功能,要求修改源码
//在真正的开发中提倡开闭原则(对扩展进行开发,对修改进行关闭)
}
int m_num1;
int m_num2;
};
void test01()
{
Calculator c;
c.m_num1 = 10;
c.m_num2 = 10;
cout << c.m_num1 << "+" << c.m_num2 << "=" << c.result("+") << endl;
cout << c.m_num1 << "-" << c.m_num2 << "=" << c.result("-") << endl;
cout << c.m_num1 << "*" << c.m_num2 << "=" << c.result("*") << endl;
}
//利用多态实现计算器
// 多态好处
// 1.组织结构清晰
// 2.可读性强
// 3.对于前后期扩展和维护性高
//实现计算器抽象类(什么功能都不写,只是把result函数抽象出来
class AbstractCalculator
{
public:
virtual int result()
{
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
//加法运算器
class AddCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int result()
{
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
//减法运算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int result()
{
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
//乘法运算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int result()
{
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02()
{
//多态使用条件
//父类指针或者引用指向子类对象
//加法运算
AbstractCalculator* abc = new AddCalculator; //new相当于创建在了堆区
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->result() << endl;
//堆区数据(手动开辟,手动销毁)用完记得销毁
delete abc;
//减法运算
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->result() << endl;
delete abc;
//乘法运算
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << "*" << abc->m_Num2 << "=" << abc->result() << 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,否则也称为抽象类
示例:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//纯虚函数和抽象类
class Base
{
public:
//纯虚函数
//只要有一个纯虚函数,这个类称为抽象类
//抽象类特点:1.无法实例化对象
//2.抽象类的子类 必须要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:
void func()
{
cout << "func函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
//Base b; //抽象类无法实例化对象
//new Base;//抽象类无法实例化对象
Son s; //子类必须重写父类中的纯虚函数,否则无法实例化对象
Base* base = new Son;
base->func();
}
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
#include<iostream>
using namespace std;
//多态案例二-制作饮品
class AbstractDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//制作饮品
void makeDrink()
{
Boil();
Brew();
PourCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
public:
// 煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮哇哈哈" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡咖啡" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourCup()
{
cout << "倒入杯中" << endl;
}
virtual void PutSomething()
{
cout << "加入糖和牛奶" << endl;
}
};
//制作茶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public:
// 煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮矿泉水" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡茶叶" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourCup()
{
cout << "倒入茶杯" << endl;
}
virtual void PutSomething()
{
cout << "加入枸杞" << endl;
}
};
//制作函数
void doWork(AbstractDrinking * abs) //AbstractDrinking * abs = new Coffee;
{
abs->makeDrink();
delete abs; //手动释放
}
void test01()
{
//制作咖啡
doWork(new Coffee); //手动开辟
cout << "----------" << endl;
//制作茶叶
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:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//虚析构和纯虚析构
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout << "Animal构造函数调用" << endl;
}
//利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题
/*virtual ~Animal()
{
cout << "Animal析构函数调用" << endl;
}*/
//纯虚析构
//有了纯虚析构之后,这个类也属于抽象类,无法实例化对象
virtual ~Animal() = 0; //需要有声明
//纯虚函数
virtual void speak() = 0;
};
Animal:: ~Animal() //也需要有具体的实现,因为父类也有可能有数据开辟到堆区
{
cout << "Animal纯虚析构调用" << endl;
}
class Cat :public Animal
{
public:
Cat(string name) //构造函数
{
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()
{
if (m_Name != NULL)
{
cout << "Cat析构函数调用" << endl;
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->speak();
//父类指针在析构时 不会调用子类中的析构函数,导致子类如果有堆区属性,出现内存泄漏
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.如果子类对象中没有堆区数据,可以不写虚析构或纯虚析构
3.拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类(无法实例化对象)
4.7.6 多态案例二-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;
#include<string>
//电脑组装
//抽象不同零件类
//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_men = mem;
}
//提供工作函数
void work()
{
//让零件工作起来,调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_men->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件(在堆区)
~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_men != NULL)
{
delete m_men;
m_men = NULL;
}
}
private:
CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard* m_vc; //显卡零件指针
Memory* m_men; //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;
}
};
//组装三台电脑
void test01()
{
//第一台电脑零件 父类指针指向子类对象
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;
//创建第二台电脑
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;
//创建第三台电脑
Computer* computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);
computer3->work();
delete computer3;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
5 文件操作
程序运行时产生的数据都是临时数据,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他们
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
-
#include<iostream> using namespace std; #include<fstream> //头文件包含 //文本文件-写文件 void test01() { //1.包含头文件 fstream //2.创建流对象 ofstream ofs; //3.指定打开方式 ofs.open("text.txt",ios::out ); //4.写内容 ofs << "姓名:张三" << endl; ofs << "性别:女" << endl; ofs << "年龄:18" << endl; //5.关闭文件 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
5.2 读文件
读文件与写文件步骤相似,但是读取方式相对于较多
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:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<fstream> //头文件包含
//文本文件-读文件
void test01()
{
//1.包含头文件 fstream
//2.创建流对象
ifstream ifs;
//3.打开文件 并判断是否打开成功
ifs.open("text.txt", ios::in);
if (!ifs.is_open()) //如果没有打开成功
{
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
//4.读数据
//第一种
/*char buf[1024] = { 0 };
while (ifs >> buf)
{
cout << buf << endl;
}*/
//第二种
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf))) //数组名buf也是第一个元素首地址
//{
// cout << buf << endl;
//}
//第三种
/*string buf;
while (getline(ifs, buf))
{
cout << buf << endl;
}*/
//第四种(一个一个读):不太推荐用
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF)//EOF:end of file文件尾部
{
cout << c;
}
//5.关闭文件
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
5.3 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
5.3.1 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时读写的字节数
示例:
#include<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>
//二进制文件-写文件
//二进制操纵文件比较强大:不仅可以操纵内置数据类型:int,double,float,还可以操纵自定义数据类
class Person
{
public:
char m_Name[64]; //写字符串时,最好不要用C++的string,要用C语言的字符数组代表字符串
int m_Age;
};
void test01()
{
//1.包含头文件
//2.创建流对象
ofstream ofs("person.tex", ios::out | ios::binary); //两步合一步
//3.打开文件
//ofs.open("person.tex",ios::out | ios::binary);
//4.写文件
Person p = { "张三",18 };
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
5.3.2 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:ifstream& 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<iostream>
using namespace std;
#include<fstream>
class Person
{
public:
char m_Name[64]; //字符数组
int m_Age;
};
//二进制文件 读文件
void test01()
{
//1.包含头文件
//2.创建流对象
ifstream ifs;
//3.打开文件 判断文件是否打开成功
ifs.open("person.txt",ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open())
{
return;
}
//4.读文件
Person p ;
ifs.read((char*)&p, sizeof(p));
cout << "姓名:" << p.m_Name << "年龄:" << p.m_Age << endl;
//5.关闭文件
ifs.close();
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结: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:黑马程序员:第三阶段-C++核心编程(84~146集) 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/1728313129a1153282.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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