C++类与对象笔记

C++类与对象笔记

本章主要讲了面向对象三大特性：封装，继承，多态

C++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为

例如：

​ 人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…，行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌…

​ 车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯…,行为有载人、放音乐、放空调…

​ 具有相同性质的对象，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类

1. 封装

封装是C++面向对象的三大特性之一。

封装将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物，并加以权限控制行为与属性。

1.1 封装的使用

​ 在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物。

​ 权限控制的关键字：

​ 1. public 公共权限 类内可以访问 类外可以访问

​ 2. private 私有权限 类内可以访问 类外不可以访问

​ 3. protected 保护权限 类内可以访问 类外不可以访问

​ 这几种关键字如果不需要则可以不写，class默认为私有。

​ 示例：

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;
};
int main() {
	Person p;
	p.m_Name = "李四";
	//p.m_Car = "奔驰";  //保护权限类外访问不到
	//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
}

1.2 class 与 struct 的区别

​ 在C++中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同

​ 示例：

class C1 {
	int  m_A; //默认是私有权限
};
struct C2 {
	int m_A;  //默认是公共权限
};
int main() {
	C1 c1;
	c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有
	C2 c2;
	c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共
}

1.3 成员属性设置为私有

​ 这样写可以自己控制访问权限，对于写权限，我们可以检测数据的有效性。

​ 示例：

class Person {
public:
	// 姓名 设置可读可写
	void setName(string name) {
		m_Name = name;
	}
	string getName()
	{
		return m_Name;
	}
    // 年龄 设置可读可写
	void setAge(int age) {
		m_Age = age;
	}
    int getAge() {
		return m_Age;
	}
	// 情人设置为只写
	void setLover(string lover) {
		m_Lover = lover;
	}
private:
	string m_Name; 	//可读可写  姓名
	int m_Age; 		//只读  年龄
	string m_Lover; //只写  情人
};
int main() {
	Person p;
	//姓名设置
	p.setName("张三");
	cout << "姓名： " << p.getName() << endl;
	//年龄设置
	p.setAge(50);
	cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;
	//情人设置
	p.setLover("苍井");
	//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl;  //只写属性，不可以读取
}

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2.对象的初始化与清理

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

C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。

2.1 构造函数与析构函数

​ 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

​ 构造函数和析构函数解决上述问题，两个函数会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。

​ 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。

​ 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。

​ 如果我们不提供构造和析构，编译器会提供空实现的构造函数和析构函数。

​ 示例：

class Person{};
int main() {	
	Person p;
    //  先执行构造函数，后执行了析构函数
}

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

​ 前置示例：

class Person {
public:
	//有参构造函数
	Person(int a) {
		age = a;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person& p) {
		age = p.age;
	}
	//析构函数
	~Person() {
	}
public:
	int age;
};

​ 示例0 (无参调用法)

Person p1;
// 执行顺序：p1构造函数，p1析构函数。

​ 示例1 (有参调用括号法)

Person p1(10);

// 注意：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
// Person p2();

// 执行顺序：p1构造函数，p1析构函数。

​ 示例2 (有参调用显式法)

Person p1 = Person(10); 
Person p2 = 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

// 执行顺序：p1构造函数，p2拷贝函数，p2析构函数，p1析构函数。

​ 示例3 (有参调用隐式转换法)

Person p1 = 10; // 相当于Person p1 = Person(10); 
Person p2 = p1; // 相当于Person p2 = Person(p1); //拷贝构造

// 注意：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 p2(p1);

// 执行顺序：p1构造函数，p2拷贝函数，p2析构函数，p1析构函数。

2.3 拷贝构造函数调用时机

​ 调用拷贝构造函数的三种情况：

​ 1. 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

​ 前置示例：

class Person {
public:
	Person() {
		mAge = 0;
	}
	Person(int age) {
		mAge = age;
	}
	Person(const Person& p) {
		mAge = p.mAge;
	}
public:
	int mAge;
};

​ 示例1 (使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象)：

Person man(100); 		//p对象已经创建完毕
Person newman(man); 	//调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; 	//拷贝构造

//Person newman3;
//newman3 = man; 		//不是调用拷贝构造函数，赋值操作

​ 示例2 (以值方式返回局部对象)：

void func1(Person p1) {}
void func2() {
	Person p; 	//无参构造函数
	doWork(p);	//相当于Person p1 = p;
}

​ 示例3 (以值方式返回局部对象)：

Person doWork2() {
	Person p1;
	return p1;
}
void test03() {
	Person p = doWork2();	//相当于Person p = p1;
}

2.4 构造函数调用规则

​ 类的默认函数：

​ 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：

​ 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++不会再提供其他默认构造函数

​ 示例1 (用户定义有参构造)：

class Person {
public:
    Person(int a) {
        age = a;
    }
public:
    int age;
}
int main() {
    Person p1;		// 会出错，编译器这种情况下不提供无参构造
    Person p2(10);	// 调用用户提供的有参构造
    Person p3(p2);	// 编译器提供的拷贝构造
}

​ 示例2 (用户定义拷贝构造)：

class Person {
public:
    Person(const Person& p) {
        age = p.age();
    }
public:
    int age;
}
int main() {
	Person p4; 		// 会出错，编译器这种情况下不提供无参构造
	Person p5(10); 	// 会出错，编译器这种情况下不提供有参构造
	Person p6(p5); 	// 用户自己提供拷贝构造
}

2.5 深拷贝与浅拷贝

​ 浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

​ 深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

​ 示例1 (浅拷贝引发错误)：

class Person {
public:
	Person(int age) {
		m_age = new int(age);	
	}
    // 默认拷贝函数好像是这样写，m_age直接指向了p.m_age;
    // Person(const Person& p) {
    //     m_age = p.m_age;
    // }
	~Person() {
		if (m_age != NULL){
			delete m_age;
			m_age = NULL;
		}
	}
	int* m_age;
};
int main() {
	Person p1(18, 180);
    Person p2(p1);
    // 由于栈区的规则是先进后出，当执行完拷贝构造函数的时候，就会执行p2的析构函数，导致释放堆区开辟的数据。因此当执行p1的析构函数时就会导致内存释放2次，程序崩溃。
}

​ 示例 (使用深拷贝来避免错误)：

class Person {
public:
	Person(int age) {
		m_age = new int(age);	
	}
    // 这样写如果执行拷贝函数则会创建一个新的空间，就不会出现重复释放的问题了
    Person(const Person& p) {
        m_age = new int(*p.m_age);
    }
	~Person() {
		if (m_age != NULL){
			delete m_age;
			m_age = NULL;
		}
	}
	int* m_age;
};
int main() {
	Person p1(18, 180);
    Person p2(p1);
    // 正常运行，没有出现程序崩溃
}

2.6 初始化列表

​ C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性，是一种相对方便的写法。

​ 示例：

class Person {
public:
	//传统方式初始化
	//Person(int a, int b, int c) {
	//	m_A = a;
	//	m_B = b;
	//	m_C = c;
	//}

	//初始化列表方式初始化
	Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
	void PrintPerson() {
		cout << "mA:" << m_A << endl;
		cout << "mB:" << m_B << endl;
		cout << "mC:" << m_C << endl;
	}
private:
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};
int main() {
	Person p(1, 2, 3);
	p.PrintPerson();
}

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。

​ 那么当创建对象时，对象与对象成员的构造和析构的顺序是谁先谁后？

​ 示例 ：

class Test1{
};
class Test2{
    Test1 test;
};
int main(){
    Test2 good;
    // 此时的调用顺序为：Test1的构造，Test2的构造，Test2的析构，Test1的析构。
}

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，分为以下两种。

​ 静态成员变量

​ 1. 所有对象共享同一份数据

​ 2. 在编译阶段分配内存

​ 3. 类内声明，类外初始化

​ 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

​ 示例1 (静态成员变量)：

class Person {	
public:
	static int m_A; //静态成员变量
private:
	static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
int main() {
	//静态成员变量两种访问方式

	//1、通过对象
	Person p1;
	p1.m_A = 100;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; // 100
	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; // 200 共享同一份数据
	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
}

​ 示例2 (静态成员函数)：

class Person {
public:
	static void func()
	{
		cout << "func调用" << endl;
		m_A = 100;
		//m_B = 100; 	//错误，不可以访问非静态成员变量
	}
	static int m_A; 	//静态成员变量
	int m_B; 
private:
	//静态成员函数也是有访问权限的
	static void func2()
	{
		cout << "func2调用" << endl;
	}
};
int Person::m_A = 10;
int main() {
	//静态成员变量两种访问方式

	//1、通过对象
	Person p1;
	p1.func();

	//2、通过类名
	Person::func();
	//Person::func2(); //私有权限访问不到
}