【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载

封装、继承、多态、对象的初始化和清理、C++对象模型和this指针、友元、运算符重载


文章目录

  • 封装、继承、多态、对象的初始化和清理、C++对象模型和this指针、友元、运算符重载
  • 前言
    • 1 封装
      • 1.1 封装的意义
        • 1.1.1 封装意义一
        • 1.1.2 封装意义二
      • 1.2 struct 和 class 区别
      • 1.3 成员属性设置为私有
    • 2 对象的初始化和清理
      • 2.1 构造函数和析构函数
      • 2.2 构造函数的分类及调用
      • 2.3 拷贝构造函数调用时机
      • 2.4 构造函数调用规则
      • 2.5 深拷贝与浅拷贝
      • 2.6 初始化列表
      • 2.7 类对象作为类成员
      • 2.8 静态成员
    • 3 C++ 对象模型和 this 指针
      • 3.1 成员变量和成员函数分开存储
      • 3.2 this 指针概念
      • 3.3 空指针访问成员函数
      • 3.4 const 修饰成员函数
    • 4 友元
      • 4.1 全局函数做友元
      • 4.2 类做友元
      • 4.3 成员函数做友元
    • 5 运算符重载
      • 5.1 加号运算符重载
      • 5.2 左移运算符重载
      • 5.3 递增运算符重载
      • 5.4 递减运算符重载
      • 4.5.5 赋值运算符重载
      • 5.6 关系运算符重载
      • 5.7 函数调用运算符重载
    • 6 继承
      • 6.1 继承的基本语法
      • 6.2 继承方式
      • 6.3 继承中的对象模型
      • 6.4 继承中构造和析构顺序
      • 6.5 继承同名成员处理方式
      • 6.6 继承同名静态成员处理方式
      • 6.7 多继承语法
      • 6.8 菱形继承
    • 7 多态
      • 7.1 多态的基本概念
      • 7.2 多态案例一 计算器类
      • 7.3 纯虚函数和抽象类
      • 7.4 多态案例二 制作饮品
      • 7.5 虚析构和纯虚析构
      • 7.6 多态案例三 电脑组装
  • 总结


前言

本文包含封装的意义、struct和class区别、成员属性设置为私有、构造函数和析构函数、构造函数的分类及调用、拷贝构造函数调用时机、构造函数调用规则、深拷贝与浅拷贝、初始化列表、类对象作为类成员、静态成员、成员变量和成员函数分开存储、this指针概念、空指针访问成员函数、const修饰成员函数、全局函数做友元、类做友元、成员函数做友元、加号运算符重载、左移运算符重载、递增运算符重载、递减运算符重载、赋值运算符重载、关系运算符重载、函数调用运算符重载、继承的基本语法、继承方式、继承中的对象模型、继承中构造和析构顺序、继承同名成员处理方式、继承同名静态成员处理方式、多继承语法、菱形继承、多态的基本概念、纯虚函数和抽象类、虚析构和纯虚析构。


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:

(1)、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…

(2)、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…

(3)、具有相同性质的 对象,我们可以抽象称为 ,人属于人类,车属于车类

1 封装

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:

(1)、将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物

(2)、将属性和行为加以权限控制

1.1.1 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

// 圆求周长的公式:2 * PI * 半径(属性)

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 圆周率;const修饰变量PI为常量
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,后面跟着的是类名称
class Circle
{
public:  // 访问权限  公共的权限

	// 属性
	int m_r;  // 半径

	// 行为;使用函数代表行为
	// 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,创建具体的圆,圆的对象
	// c就是一个具体的圆
	Circle c;  // 实例化(通过一个类,创建一个对象的过程)
	c.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: " << c.calculateZC() << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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

// 术语:
// 类中的属性和行为,我们统一称为成员
// 属性:成员属性:成员变量
// 行为:成员函数:成员方法

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 学生类
class Student {

public:  // 公共权限

	// 给姓名赋值
	void setName(string name) {  // 通过行为给属性赋值
		m_name = name;
	}

	// 给学号赋值
	void setID(int id) {
		m_id = id;
	}

	// 显示姓名和学号
	void showStudent() {
		cout << "name:" << m_name << " \tID:" << m_id << endl;
	}

public:  // 公共权限

	// 属性
	string m_name;
	int m_id;
};

int main() {

	Student stu;              // 创建一个具体的学生;实例化对象
	stu.setName("张三");  // 给stu对象进行属性赋值操作
	stu.setID(250);
	stu.showStudent();        // 显示学生信息

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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1.1.2 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

// 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   继承;儿子可以访问父亲中的保护内容
// 私有权限  private    类内可以访问  类外不可以访问   继承:儿子不可以访问父亲的私有内容

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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()  // 如果将func()函数的权限改为:private,在类外不可调用
	{
		m_Name = "张三";
		m_Car = "拖拉机";
		m_Password = 123456;
	}
};

int main() {

	Person p;  // 实例化具体对象

	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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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:

(1)、struct 默认权限为公共 public

(2)、class 默认权限为私有 private

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 类C1
class C1
{
	int  m_A;  // 默认是私有权限  private
};

// 结构体C2
struct C2
{
	int m_A;  // 默认是公共权限  public
};

int main() {

	C1 c1;
	//c1.m_A = 10;  // 错误,访问权限是私有,类外不可访问

	C2 c2;
	c2.m_A = 10;  // 正确,访问权限是公共,类外可以访问

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// Person人类
class Person {

public:

	// 姓名设置可读可写
	void setName(string name) {  // 可写
		m_Name = name;
	}

	string getName() {  // 可读
		return m_Name;
	}

	// 获取年龄;只读
	int getAge() {
		//m_Age = 0;  // 初始化为0岁
		return m_Age;
	}

	// 设置年龄;如果想修改(年龄的范围必须是 0 ~ 150 之间)
	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:  // 私有属性,类外不可访问

	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;  // 实例化Person对象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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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练习案例1:设计立方体类

(1)、设计立方体类(Cube)

(2)、求出立方体的面积和体积

(3)、分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等

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#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 立方体Cube类
class Cube {

private:  // 私有属性

	int m_L;
	int m_W;
	int m_H;

public:

	// set设置长、宽、高
	void setL(int l) {
		m_L = l;
	}

	void setW(int w) {
		m_W = w;
	}

	void setH(int h) {
		m_H = h;
	}

	// get获取长、宽、高
	int getL() {
		return m_L;
	}

	int getW() {
		return m_W;
	}

	int getH() {
		return m_H;
	}

	// 面积
	int Area() {
		return 2 * m_L * m_H + 2 * m_H * m_W + 2 * m_L * m_W;
	}

	// 体积
	int Volume() {
		return m_L * m_H * m_W;
	}

	// 利用成员函数判断两个立方体体积是否相等
	bool isEqualsClass(Cube& c1) {  // 只需要传入一个Cube实例,用已知的一个Cube实例去调用
		if (Volume() == c1.Volume()) {
			return true;
		}
		return false;
	}
};

// 利用全局函数,判断两个立方体面积是否相等
bool isEquals(Cube& c1, Cube& c2) {  // 使用引用&
	if (c1.Area() == c2.Area()) {
		return true;
	}
	return false;
}

int main() {

	// 实例化两个立方体对象
	Cube c;
	Cube c1;

	// 设置长、宽、高
	c.setL(1);
	c.setW(2);
	c.setH(3);

	c1.setL(3);
	c1.setW(1);
	c1.setH(22);

	// 调用Area()函数获取面积
	int area = c.Area();
	cout << "c面积为:" << area << endl;

	// 调用Volume()函数获取体积
	int volume = c.Volume();
	cout << "c体积为:" << volume << endl;

	// 调用isEquals()函数判断面积是否相等
	bool ret = isEquals(c, c1);
	if (ret) {
		cout << "全局函数判断:c和c1面积相等" << endl;
	}
	else {
		cout << "全局函数判断:c和c1面积不相等" << endl;
	}

	// 调用isEqualsClass()函数判断体积是否相等
	bool ret1 = c.isEqualsClass(c1);
	if (ret) {
		cout << "成员函数判断:c和c1体积相等" << endl;
	}
	else {
		cout << "成员函数判断:c和c1体积不相等" << endl;
	}

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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

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头文件:Point.h

#pragma once  // 防止头文件重复包含
#include   // 标准输入输出流
using namespace std;  // 标准命名空间

// 只保留函数声明
class Point {

private:
	int m_X;  // X 坐标
	int m_Y;  // Y 坐标

public:
	void setX(int x);  // 设置 X 坐标点

	void setY(int y);  // 设置 Y 坐标点

	int getX();  // 获取 X 坐标点

	int getY();  // 获取 Y 坐标点
};

头文件:Circle.h

#pragma once  // 防止头文件重复包含
#include   // 标准输入输出流
using namespace std;  // 标准命名空间

#include "Point.h"  // 包含Point头文件

// 只保留函数声明
class Circle {

private:
	int m_R;         // 半径
	Point m_Center;  // 圆心;1、在类中可以让另一个类,作为本类中的成员

public:
	void setR(int r);  // 设置半径

	int getR();  // 获取半径

	void setCenter(Point center);  // 设置坐标原点

	Point getCenter();  // 获取坐标原点
};

源文件:Point.cpp

#include "Point.h"  // 包含头文件

// 保留函数的实现
void Point::setX(int x) {  // Point::意思是Point作用域下的成员函数;不加Point::代表这个函数为全局函数;设置 X 坐标点
	m_X = x;
}

void Point::setY(int y) {  // 设置 Y 坐标点
	m_Y = y;
}

int Point::getX() {  // 获取 X 坐标点
	return m_X;
}

int Point::getY() {  // 获取 Y 坐标点
	return m_Y;
}

源文件:Circle.cpp

#include "Circle.h"  // 包含头文件

void Circle::setR(int r) {  // Circle::意思是Circle作用域下的成员函数;不加Circle::代表这个函数为全局函数;设置半径
	m_R = r;
}

int Circle::getR() {  // 获取半径
	return m_R;
}

void Circle::setCenter(Point center) {  // 传入一个Point类;设置坐标原点
	m_Center = center;
}

Point Circle::getCenter() {  // 获取坐标原点
	return m_Center;
}

源文件:点和圆关系.cpp

#include   // 标准输入输出流
using namespace std;  // 标准命名空间

#include "Circle.h"  // 包含Circle头文件
#include "Point.h"  // 包含Point头文件

// 1、在类中可以让另一个类,作为本类中的成员
// 2、如何把一个类拆到不同文件中

// 判断点和圆关系
void isInCircle(Point &p, Circle &c) {

	int distance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) + (c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());  // 计算两点之间距离的平方
	int rDistance = c.getR() * c.getR();  // 计算半径的平方

	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() {

	// 创建一个点
	Point p;
	p.setX(10);
	p.setY(10);

	// 创建一个圆
	Circle c;
	c.setR(10);
	Point center;  // 创建一个Point类实例,并赋值后传入
	center.setX(10);
	center.setY(0);
	c.setCenter(center);

	// 判断关系
	isInCircle(p, c);

	system("pause");

	return 0;
}

2 对象的初始化和清理

(1)、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

(2)、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

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:

​(1)、一个对象或者变量没有初始状态,对其使用后果是未知

​(2)、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

(1)、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

(2)、析构函数:主要作用在于对象销毁前系统自动调用,执行一些清理工作

构造函数语法:类名(){}

(1)、构造函数,没有返回值也不写void

(2)、函数名称与类名相同

(3)、构造函数可以有参数,因此可以发生重载

(4)、程序在调用对象时候会自动调用构造,无须手动调用,而且只会调用一次

析构函数语法: ~类名(){}

(1)、析构函数,没有返回值也不写void

(2)、函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~

(3)、析构函数不可以有参数,因此不可以发生重载

(4)、程序在对象销毁前会自动调用析构,无须手动调用,而且只会调用一次

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
class Person
{
public:

	// 构造函数   进行初始化操作
	// 1、没有返回值,不用写void
	// 2、函数名与类名相同
	// 3、构造函数可以有参数,可以发生重载
	// 4、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的构造函数调用" << endl;
	}

	// 析构函数   进行清理操作
	// 1、没用返回值,不用写void
	// 2、函数名与类名相同,在名称前加~
	// 3、析构函数不可以有参数,不可以发生重载
	// 4、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的析构函数调用" << endl;
	}

};

// 构造和析构函数都是必须有的实现,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;  // 在栈区的数据,test01执行完毕后,释放这个对象;释放前,调用~Person()析构函数
}

int main() {


	test01();

	Person p1;  // 窗口只会打印出构造函数内容,执行到renturn 0后,窗口关闭,看不到是否执行了析构,实际会执行

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式:

​(1)、按参数分为: 有参构造和无参构造

​(2)、按类型分为: 普通构造和拷贝构造

三种调用方式:

​(1)、括号法

​(2)、显示法

​(3)、隐式转换法

// 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(无参构造函数(默认构造函数)、有参构造函数)和拷贝构造

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
class Person {

public:

	// 无参构造函数(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) {  // 加const进行限定,不可修改本体;必须使用引用&
		age = p.age;  // 将传入的人身上的所有属性,拷贝到我身上
		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;默认构造函数
}

// 调用有参的构造函数
void test02() {

	// 2.1  括号法,常用
	Person p1(10);  // 有参构造函数调用
	Person p6(p1);  // 拷贝构造函数
	cout << "p1的年龄为: " << p1.age << endl;  // 10
	cout << "p6的年龄为: " << p6.age << endl;  // 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,不会认为在创建对象
	//Person p2();  // 相当于在函数体内部,写另一个函数的声明;合法

	// 2.2 显式法
	Person p2 = Person(10);  // 有参构造;Person(10)无名,放右侧,p2就是它的名
	Person p3 = Person(p2);  // 拷贝构造
	// Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后,马上析构;有参构造,执行后,会立刻打印析构函数

	// 不用利用拷贝构造函数,初始化匿名对象,编译器会认为 Person (p3) == Person p3;对象声明;报错信息:Person p3重定义,上面已有p3定义
	//Person(p3);

	// 2.3 隐式转换法
	Person p4 = 10;  // Person p4 = Person(10);  有参构造
	Person p5 = p4;  // Person p5 = Person(p4);  拷贝构造

	// 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);  // Person p4 = Person(10);Person(10)匿名对象
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

    test02();

	cout << endl;

	Person p1;  // 窗口只会打印出构造函数内容,执行到renturn 0后,窗口关闭,看不到是否执行了析构,实际会执行

	cout << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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:

(1)、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

(2)、值传递的方式给函数参数传值

(3)、以值方式返回局部对象

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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;  // 年龄
};

// 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;有参构造
	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) {}  // 值传递,会拷贝一个临时副本;修改参数值,不会改到原本的值
void test02() {
	Person p;  // 无参构造函数
	doWork(p);  // 拷贝构造
}

// 3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
	Person p1;  // 调用默认构造;局部对象,doWork2()执行完后,就被释放,调用析构函数
	cout << (int*)&p1 << endl;  // 010FF894
	return p1;  // 此p1为局部对象,使用Person值的方式返回,并不是返回上两句代码的p1,会按照上两句代码的p1,拷贝一个新的对象出来,返回给外面
}

void test03()
{
	Person p2 = doWork2();  // p2接收的是doWork2()拷贝出来的新对象,所以地址和doWork2()中的p1地址不一样
	cout << (int*)&p2 << endl;  // 010FF98C
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();  // 调用默认构造函数、拷贝构造函数、及对应的析构函数(两次)

	cout << endl;

	test03();  // 调用默认构造函数、及对应的析构函数

	cout << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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:

(1)、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

(2)、如果用户定义拷贝构造函数,c++ 不会再提供其他构造函数

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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);

	// 1、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;  // 18
}

void test02()
{
	// 2、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(有 有参构造),会出错;错误信息:Person没有合适的默认构造函数可用
	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

	// 3、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;错误信息:Person不存在默认构造函数
	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();

	cout << endl;

	test02();

	cout << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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);  // 通过new将height创建到堆区;返回int *,用指针m_height接收堆区数据;堆区开放的数据,由程序员手动开辟,由程序员手动释放
	}

	// 拷贝构造函数;自己实现拷贝函数,解决浅拷贝带来的问题
	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;  // 编译器提供的等号赋值操作,就是浅拷贝
		//m_height = p.height  // 编译器默认实现就是这行代码

		// 深拷贝操作
		// 从新在堆区开辟一块内存,new int(),*p.m_height解引用
		m_height = new int(*p.m_height);
	}

	// 析构函数;如果堆区有内存,比如int* m_height,需要在析构函数中进行释放
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;

		// 析构代码,将堆区开辟的数据做释放操作
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
			m_height = NULL;   // 防止野指针出现;规范代码
		}
	}

public:

	int m_age;
	int* m_height;  // 指针,将m_height开辟到堆区
};

void test01()
{
	Person p1(18, 180);

	Person p2(p1);  // 先进后出,p2在p1前释放,运行析构函数

	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;  // 不写拷贝函数,编译器默认的拷贝函数是浅拷贝
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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)... {}

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
class Person {

public:

	 传统方式初始化;构造函数
	//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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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?

// 类对象作为类成员

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Phone手机类
class Phone
{
public:

	Phone(string name)
	{
		m_PhoneName = name;
		cout << "Phone构造" << endl;
	}

	~Phone()
	{
		cout << "Phone析构" << endl;
	}

	string m_PhoneName;  // 手机名称
};

// 创建Person人类
class Person
{
public:

	// 初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
	// m_Phone(pName):Phone m_Phone = pName 隐式转换法
	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;  // 姓名
	Phone m_Phone;  // 手机

};

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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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(程序还没运行前就分配,在全局区)

    • 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

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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;  // Person::作用域下m_A成员
int Person::m_B = 10;

void test01()
{
	// 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
	// 静态成员变量有两种访问方式

	// 1、通过对象
	Person p1;
	p1.m_A = 100;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;  // 100

	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;  // 共享同一份数据;200
	cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;  // 200

	// 2、通过类名
	cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;  // 200


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

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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**示例2:**静态成员函数

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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

	// 静态成员函数
	static void func()
	{
		cout << "func调用" << endl;
		m_A = 100;  // 静态成员函数可以访问静态成员变量;共享,不属于某个对象
		//m_B = 100;  // 错误,不可以访问非静态成员变量;无法区分到底是哪个对象的m_B属性,需使用对象去调用,实例化对象
	}

	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 << "func2调用" << endl;
	}
};

int Person::m_A = 10;

void test01()
{
	// 静态成员函数两种访问方式

	// 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;类外访问不到私有静态成员函数
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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3 C++ 对象模型和 this 指针

3.1 成员变量和成员函数分开存储

(1)、在 C++ 中,类内的成员变量和成员函数分开存储

(2)、只有非静态成员变量才属于类的对象上

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
class Person {

public:

	Person() {
		mA = 0;
	}

	// 非静态成员变量占对象空间;属于类的对象上;当Person类有一个成员变量时,占4个字节内存空间
	int mA;

	// 静态成员变量不占对象空间;不属于类的对象上
	static int mB;

	// 函数也不占对象空间,所有函数共享一个函数实例;不属于类的对象上
	void func() {
		cout << "mA:" << this->mA << endl;
	}

	// 静态成员函数也不占对象空间;不属于类的对象上
	static void sfunc() {
	}
};

int main() {

	// 空对象(Person类中无任何内容)占用内存空间为:1
	// 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的位置(如果有多个空对象,好区分)
	// 每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址

	cout << sizeof(Person) << endl;

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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3.2 this 指针概念

通过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:

(1)、当形参和成员变量同名时,可用 this 指针来区分

(2)、在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用 return *this

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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;不加this,同名输出错误数据:-23432453
		this->age = age;  // this指针指向,被调用的成员函数,所属的对象(p1在调用Person类中的构造函数,相当于p1.age)
	}

	Person& PersonAddPerson(Person p)  // 使用引用的方式进行返回;如果不加&,已值的方式返回,会调用构造函数,拷贝自身一个新的数据,创建一个新的对象
	{
		this->age += p.age;  // 自身的年龄 += p的年龄;将别人的年龄加到自己身上
		// 2、返回对象本身
		return *this;  // this指向p2的指针,而*this指向的就是p2这个对象本体
	}

	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;  // 10

	Person p2(10);

	// 链式编程思想;cout也是链式编程思想,无线追加字符串等
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);  // 40;PersonAddPerson不返回值为void时,会报错
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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3.3 空指针访问成员函数

(1)、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

(2)、如果用到 this 指针,需要加以判断保证代码的健壮性

// 空指针访问成员函数

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
class Person {

public:

	void ShowClassName() {
		cout << "我是Person类!" << endl;
	}

	void ShowPerson() {
		if (this == NULL) {
			return;
		}
		cout << mAge << endl;  // 属性前都默认加了this:this->mAge 当前对象的mAge属性;指针指向的是空指针,这个对象是空,没有实体,空值没有确切对象,不能访问mAge
	}

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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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3.4 const 修饰成员函数

常函数: (限定只读状态)

(1)、成员函数后加 const 后我们称为这个函数为 常函数

(2)、常函数内不可以修改成员属性

(3)、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:

(1)、声明对象前加 const 称该对象为常对象

(2)、常对象只能调用常函数

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person类
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
	// 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 {  // 相当于:const Person* const this;常函数
		//const Type* const pointer;
		//this = NULL;  // this指针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;  
	}

	void Func() {
		m_A = 10000;
	}

public:

	int m_A;
	mutable int m_B;  // 可修改 可变的;特殊变量,即使在常函数中,也可以修改这个值,加关键字mutable
};

// const修饰对象  常对象
void test01() {

	const Person person;  // 常量对象;在对象前加const,变成常对象
	cout << person.m_A << endl;  // 0
	//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;m_B是特殊值,在常对象下也可以修改

	// 常对象访问成员函数
	person.ShowPerson();
	person.MyFunc();
	//person.Func();  // 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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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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:

(1)、全局函数做友元

(2)、类做友元

(3)、成员函数做友元

4.1 全局函数做友元

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Building建筑类
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
};

// 全局函数
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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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4.2 类做友元

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Building;  // 告诉服务器不要报错,后续会写这个建筑类

// 创建好基友类goodGay
class goodGay
{

public:

	goodGay();  // 默认构造,无参构造
	void visit();  // 参观函数,访问Building中的属性(公共和私有)

private:

	Building* building;
};

// 创建建筑类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();  // 默认构造,无参构造

public:

	string m_SittingRoom; //客厅

private:

	string m_BedRoom;//卧室
};

// 类外写成员函数;Building作用域下的Building()构造函数
Building::Building()
{
	this->m_SittingRoom = "客厅";
	this->m_BedRoom = "卧室";
}

// 类外写成员函数;goodGay作用域下的goodGay()构造函数
goodGay::goodGay()
{
	building = new Building;  // 在堆区创建一个建筑物对象,并且让Building *去指向这个对象
}

// goodGay作用域下的visit()函数
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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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4.3 成员函数做友元

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Building;  // 告诉服务器不要报错,后续会写这个建筑类

// 创建好基友类goodGay
class goodGay
{

public:

	goodGay();  // 默认构造,无参构造
	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();   // 普通函数,不可以访问Building中私有内容

private:

	Building* building;
};

// 创建建筑类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();  //void goodGay::visit()   goodGay作用域下的成员函数;不加goodGay是全局函数 

public:

	Building();  // 默认构造,无参构造

public:

	string m_SittingRoom; //客厅

private:

	string m_BedRoom;//卧室
};

// 类外写成员函数;Building作用域下的Building()构造函数
Building::Building()
{
	this->m_SittingRoom = "客厅";
	this->m_BedRoom = "卧室";
}

// 类外写成员函数;goodGay作用域下的goodGay()构造函数
goodGay::goodGay()
{
	building = new Building;  // 在堆区创建一个建筑物对象,并且让Building *去指向这个对象
}

// goodGay作用域下的visit()函数
void goodGay::visit()
{
	cout << "好基友一一正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友一一正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

// goodGay作用域下的visit2()函数
void goodGay::visit2()
{
	cout << "好基友二二正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;  // 私有属性不可访问
}

void test01()
{
	goodGay gg;
	gg.visit();
	gg.visit2();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第23张图片

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

5.1 加号运算符重载

作用: 实现两个自定义数据类型相加的运算

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第24张图片

// 加号运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person人类
class Person {

public:

	Person() {};  // 默认构造,无参构造

	Person(int a, int b)  // 有参构造
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}

	// 1、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;
};

// 2、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);

	// 成员函数重载方式本质调用
	Person p3 = p2 + p1;  // 相当于 p2.operaor+(p1)
	//Person p3 = p1.operator+(p2);
	cout << "mA:" << p3.m_A << " \tmB:" << p3.m_B << endl;

	// 全局函数重载方式本质调用
	//Person p3 = operator+(p1, p2);

	// 运算符重载,也可以发生函数重载
	Person p4 = p3 + 10;  // 相当于 operator+(p3,10)
	cout << "mA:" << p4.m_A << " \tmB:" << p4.m_B << endl;

}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第25张图片

5.2 左移运算符重载

作用: 可以输出自定义数据类型

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第26张图片

// 左移运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person人类
class Person {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);

public:

	Person(int a, int b)  // 有参构造
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}

	// 不会利用成员函数重载<<运算符,因为无法实现cout在左侧

	// 成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果,此效果是:p.operator<<(p)
	//void operator<<(Person& p){
	//}

	// 利用成员函数重载左移运算符,可以实现,p.operator<<(cout),但简化版是: p << cout
	//void operator<<(cout){
	//}

private:

	int m_A;
	int m_B;
};

// 只能利用全局函数实现左移运算符重载
// ostream对象只能有一个
// cout是一个ostream对象,标准输出流;右键cout,转到定义;cout全局只能有一个,需使用引用
// 返回ostream&类型,返回cout,cout是链式编程,这样返回可以在之后无限增加;如果返回为void,代码只能写到cout << p1;再添加会报错
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p) {  // 本质:operator << (cout, p),简化 cout << p;ostream& cout引用就是起别名,如果都改成out,也可以不会报错
	cout << "a:" << p.m_A << " \tb:" << p.m_B << endl;
	return cout;
}

void test() {

	Person p1(10, 20);  // 私有属性,使用有参构造赋初始值

	cout << p1 << "hello world" << endl;  // 链式编程
}

int main() {

	test();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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5.3 递增运算符重载

作用: 通过重载递增运算符,实现自己的整型数据

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第28张图片

// 递增运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);

public:

	MyInteger() {  // 无参构造
		m_Num = 0;
	}

	// 前置++重载
	// 重载前置++运算符,返回引用为了一直对一个数据进行递增操作
	MyInteger& operator++() {
		// 先++运算
		m_Num++;
		// 再返回
		return *this;  // 将自身返回
	}

	// 后置++重载
	// MyInteger operator++(int);int代表占位参数,可以用于区分前置和后置递增
	MyInteger operator++(int) {  // 后置递增一定要返回值
		// 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;  // temp为局部变量,当前函数调用后会被释放,如果调用引用会非法操作
	}

private:

	int m_Num;
};

// 重载<<运算符
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;  // 1
	cout << myInt << endl;  // 1
}

// 后置++ 先返回 再++
void test02() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt++ << endl;  // 0
	cout << myInt << endl;  // 1
}


int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第29张图片

5.4 递减运算符重载

// 递减运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint);

public:

	MyInteger(int num) {
		m_Num = num;
	}

	// 前置--重载
	// 重载前置--运算符,返回引用为了一直对一个数据进行递增操作;如果赋值返回,会创建一个新对象
	MyInteger& operator--() {
		// 先--运算
		m_Num--;
		// 再返回
		return *this;  // 将自身返回,前置--,先计算,在返回
	}

	// 后置--重载
	// int代表占位参数,可以用于区分前置和后置递减
	MyInteger operator--(int) {  // 后置递减一定要有返回值
		// 先返回,后置--,先返回,后计算
		MyInteger temp = *this;  // 记录当前本身的值,使用return返回,然后让本身减1,但是返回的是以前的值,达到先返后--
		m_Num--;  // 计算--
		return temp;  // temp为局部变量,当前函数调用后会被释放
	}

private:

	int m_Num;
};

// 重载<<运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint) {
	cout << myint.m_Num;
	return cout;
}

void test01() {

	// 前置--,先-- 再返回
	MyInteger myInt(10);
	cout << "--myInt:\t" << --myInt << endl;  // 9
	cout << "myInt:  \t" << myInt << endl;  // 9
	cout << "--myInt:\t" << --myInt << endl;  // 8
	cout << "myInt:  \t" << myInt << endl;  // 8

	cout << endl;

	// 后置--,先返回 再--
	MyInteger myInt_(10);
	cout << "myInt_--:  \t" << myInt_-- << endl;  // 10
	cout << "myInt_:  \t" << myInt_ << endl;  // 9
	cout << "myInt_--:  \t" << myInt_-- << endl;  // 9
	cout << "myInt_:  \t" << myInt_ << endl;  // 8
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第30张图片

4.5.5 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

// 赋值运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Person
{
public:

	Person(int age)
	{
		// 将年龄数据开辟到堆区
		m_Age = new int(age);  // 让指针m_Age去管理堆区(new int(age))的数据
	}

	// 重载赋值运算符 
	Person& operator=(Person& p)  // 返回引用Person&
	{
		// p2 = p1赋值运算时,需要把p1所有数据给p2,p2本身有一块堆区内存(p2(20)),需要释放干净
		// 应该先判断是否有属性在堆区,如果有先释放干净,然后再深拷贝
		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);  // 重新new一块int类型空间,参数为p传入的年龄,进行解引用;使自身指针指向这个新的堆区内存

		// 返回自身,对象本体,实现连等
		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,将p1的数据赋值给p2

	cout << "p1的年龄为:" << *p1.m_Age << endl;  // 18

	cout << "p2的年龄为:" << *p2.m_Age << endl;  // 18

	cout << "p3的年龄为:" << *p3.m_Age << endl;  // 18
}

int main() {

	test01();

	// 内置的赋值允许c = b = a,连等

	//int a = 10;
	//int b = 20;
	//int c = 30;

	//c = b = a;
	//cout << "a = " << a << endl;  // 10
	//cout << "b = " << b << endl;  // 10
	//cout << "c = " << c << endl;  // 10

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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5.6 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

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第33张图片

// 关系运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 创建Person人类
class Person
{
public:

	Person(string name, int age)  // 有参构造,赋值
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	};

	// 重载 == 号
	bool operator==(Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)  // 判断名字和年龄是否都一致
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	// 重载 != 号
	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("张三", 30);
	Person b("张三", 30);

	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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第34张图片

5.7 函数调用运算符重载

(1)、函数调用运算符 () 也可以重载

(2)、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

(3)、仿函数没有固定写法,非常灵活

// 函数调用运算符重载

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class MyPrint
{
public:

	// 重载函数调用运算符
	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");  // 由于使用起来非常类似于函数调用,因此称为仿函数
}


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;  // 20

	// 匿名对象调用  
	cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;  // 200;MyAdd()创建匿名对象
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第35张图片

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:

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第36张图片

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

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:

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第37张图片

继承实现:

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 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;
	}
};

// 继承的好处:减少重复代码
// 语法:class 子类 : 继承方式 父类
// 子类  也称为  派生类
// 父类  也称为  基类

// 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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第38张图片

总结:

(1)、继承的好处:可以减少重复的代码

(2)、class A : public B;

(3)、A 类称为子类 或 派生类

(4)、B 类称为父类 或 基类

派生类中的成员,包含两大部分:

(1)、一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员

(2)、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

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:

(1)、公共继承

(2)、保护继承

(3)、私有继承

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第39张图片

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     父类中的公共权限成员,到子类中依然是公共权限
		m_B;  // 可访问 protected权限  父类中的保护权限成员,到子类中依然是保护权限
		//m_C;  // 不可访问            父类中的私有权限成员,子类访问不到
	}
};

void myClass()
{
	Son1 s1;
	s1.m_A;  // 其他类只能访问到公共权限
    //s1.m_B;  // 到Son1中m_B是保护权限,类外访问不到
}

// 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   父类中公共成员,到子类中变成保护权限
		m_B;  // 可访问 protected权限   父类中保护成员,到子类中变成保护权限
		//m_C;  // 子类不可访问,父类中私有成员
	}
};

void myClass2()
{
	Son2 s;
	//s.m_A;  // 不可访问   在Son2中m_A变为保护权限,因此类外访问不到
    //s.m_B;  // 不可访问   在Son2中m_B为保护权限,因此类外访问不到
}

// 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   父类中公共成员,到子类中变为私有成员
		m_B;  // 可访问 private权限   父类中保护成员,到子类中变为私有成员
		//m_C;  // 不可访问           父类中私有成员,子类访问不到
	}
};

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;  // 到了Son3中m_A变为私有,即使是儿子,也是访问不到
		//m_B;  // 到了Son3中m_A变为私有,即使是儿子,也是访问不到
		//m_C;
	}
};

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?

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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() {

	// 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,是被编译器给隐藏了,因此是访问不到,但是确实被继承下去了

	test01();  // 16  

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第40张图片

利用工具查看:

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第41张图片

打开工具窗口后,定位到当前CPP文件的盘符

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

效果如下图:

在这里插入图片描述

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

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

// 继承中的构造和析构函数

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第42张图片

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

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?

(1)、访问子类同名成员 直接访问即可

(2)、访问父类同名成员 需要加作用域

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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;  // 200

	// 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下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;  // 100

	// 同名成员函数
	s.func();  // 直接调用,调用的是子类中的同名成员
	s.Base::func();
	s.Base::func(10);

	// 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掉父类中所有同名成员函数
	// 如果想访问到父类中被隐藏的同名成员函数,需要加作用域
	//s.func(10);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第43张图片

总结:

(1)、子类对象可以直接访问到子类中同名成员

(2)、子类对象加作用域可以访问到父类同名成员

(3)、当子类与父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏父类中同名成员函数,加作用域可以访问到父类中同名函数

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

(1)、访问子类同名成员 直接访问即可

(2)、访问父类同名成员 需要加作用域

// 继承中的同名静态成员处理方式

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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()
{
	// 1、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;  // 200
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;  // 100

	// 2、通过类名访问
	cout << "通过类名访问: " << endl;
	cout << "Son  下 m_A = " << Son::m_A << endl;  // 200
	// 第一个::代表通过类名方式访问,第二个::代表访问父类作用域下
	cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;  // 100;通过类名的方式访问Base类作用域下的m_A
}

// 同名成员函数
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();
	// 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);

	//Son::func(100);  // 报错,出现同名,隐藏父类全部同名函数
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第44张图片

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)

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

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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;  // 16

	// 当父类中出现同名成员,需要加作用域区分
	cout << s.Base1::m_A << endl;  // 100
	cout << s.Base2::m_A << endl;  // 200
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第45张图片

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

6.8 菱形继承

菱形继承概念:

​(1)、两个派生类继承同一个基类

​(2)、又有某个类同时继承者两个派生类

​(3)、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:

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第46张图片

菱形继承问题:

(1)、羊继承了动物的数据,驼同样继承了动物的数据,当草泥马使用数据时,就会产生二义性

(2)、草泥马继承自动物的数据继承了两份,其实我们应该清楚,这份数据我们只需要一份就可以

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Animal {

public:

	int m_Age;
};

// 继承前加virtual关键字后,变为虚继承;虚继承,可以解决菱形继承的问题
// 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;  // 使用虚继承后共享一份数据,st.Tuo::m_Age共享使用st.Sheep::m_Age值

	// 当菱形继承,两个父类拥有相同数据,需要加以作用域区分
	cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;  // 200
	cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;  // 200

	// 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,资源浪费

	cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;  // 200
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第47张图片

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第48张图片

总结:

(1)、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

(2)、利用虚继承可以解决菱形继承问题

7 多态

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:

(1)、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

(2)、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:

(1)、静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址

(2)、动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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:

	// 重写:函数返回值类型、函数名、参数列表要完全相同;virtual可写可不写,父类必须写
	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

// 执行说话的函数
// 地址早绑定,在编译阶段确定函数地址
// 如果想执行让猫说话,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,地址晚绑定
void DoSpeak(Animal& animal)  // Animal & animal = cat; 父类引用在指向子类对象;c++中允许父子之间类型转换,不需要强制转换
{
	animal.speak();  // 根据对象不同,走不同的地址
}

// 动态多态满足条件: 
// 1、有继承关系
// 2、子类重写父类中的虚函数

// 动态多态使用:
// 父类指针或引用指向子类对象

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);  // 小猫在说话


	Dog dog;
	DoSpeak(dog);  // 小狗在说话
}

void test02()
{
	// 当Animal类中speak()函数为成员函数,未加virtual时,占用1个字节内存空间
	// 当Animal类中speak()函数为虚函数,加virtual时,占用4个字节内存空间,存放虚指针
	cout << "sizeof Animal = " << sizeof(Animal) << endl;
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第49张图片

总结:

(1)、多态满足条件: 有继承关系;子类重写父类中的虚函数

(2)、多态使用条件: 父类指针或引用指向子类对象

(3)、重写: 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第50张图片

使用父类引用在指向子类对象时,由于本身是子类对象,创建的猫或狗,当调用公共接口animal.speak();,会从子类中查找确切的入口地址speak()

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第51张图片

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:

(1)、代码组织结构清晰

(2)、可读性强

(3)、利于前期和后期的扩展以及维护

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 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
		// 在真正开发中,提倡:开闭原则
		// 开闭原则:对扩展进行开放,对修改进行关闭
	}
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
// 多态优点:1、代码组织结构清晰;2、可读性强;3、利于前期和后期的扩展以及维护

// 抽象计算器类
class AbstractCalculator
{
public:

	virtual int getResult()  // 父类为虚函数,子类去重写
	{
		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()
{

	// 多态使用条件:父类指针或者引用指向子类对象

	// 创建加法计算器
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;  // 父类AbstractCalculator指针abc;创建new一个AddCalculator对象
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;  // 10 + 10 = 20
	delete abc;  // 用完了记得销毁;new出来在堆区,手动开辟,手动释放

	// 创建减法计算器
	abc = new SubCalculator;  // 释放的是堆区数据,但指针类型未变,还是AbstractCalculator *abc
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;  // 10 - 10 = 2
	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;  // 10 * 10 = 100
	delete abc;
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第52张图片

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

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:

(1)、无法实例化对象

(2)、子类必须重写抽象类中的纯虚函数,否则也属于抽象类

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Base
{
public:

	// 纯虚函数
	// 类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
	// 1、抽象类无法实例化对象
	// 2、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;  // 目的:让子类重写虚函数
};

class Son :public Base
{
public:

	// 子类必须重写父类中的纯虚函数,否则无法实例化对象
	virtual void func()
	{
		cout << "func调用" << endl;
	};
};

void test01()
{
	Base* base = NULL;  // 父类指针指向空
	//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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第53张图片

7.4 多态案例二 制作饮品

案例描述:

(1)、制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料

(2)、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

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第54张图片

// 抽象制作饮品

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

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) {  // AbstractDrinking* drink = new Coffee
	drink->MakeDrink();
	delete drink;  // 防止内存泄漏;释放
}

void test01() {
	DoWork(new Coffee);
	cout << "--------------" << endl;
	DoWork(new Tea);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第55张图片

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:

(1)、可以解决父类指针释放子类对象

(2)、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(){}

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

class Animal {

public:

	Animal()  // 现有父类,后有子类
	{
		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
	// 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虚析构函数调用!" << endl;
	//}

	// 纯虚函数:需要有声明,也需要有实现,父类中也可能有些属性会开辟到堆区,需要走实现,否则会报错
	// 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;
};

// 实现
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);  // 传入name,使用new string()创建在堆区,用m_Name指针维护数据
	}

	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) {  // 释放
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}

public:

	string* m_Name;
};

void test01()
{
	Animal* animal = new Cat("Tom");
	animal->Speak();

	// 父类指针在析构时,不会调用子类中析构函数,导致子类如果有堆区属性,会出现内存泄漏

	// 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");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第56张图片

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

7.6 多态案例三 电脑组装

案例描述:

(1)、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)

(2)、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

(3)、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

(4)、测试时组装三台不同的电脑进行工作

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第57张图片

#include   // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

// 抽象CPU类
class CPU
{
public:

	// 抽象的计算函数;纯虚函数
	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;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的:请按任意键继续...;暂停,方便看清楚输出结果

	return EXIT_SUCCESS;  // 程序正常退出
}

【C++ 七】类和对象:封装、继承、多态、友元、运算符重载_第58张图片


总结

(1)、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;

(2)、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;

(3)、不要滥用运算符重载;

(4)、重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型;

(5)、前置递增返回引用,后置递增返回值。

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