C++笔记汇总

C++基础

本文是在学习B站黑马C++课程时记录。另有部分知识点为海贼班胡船长所教授。在此表达对他们的诚挚的感谢。

1、C++的左值右值：

首先了解引用的概念：引用是一个变量，它引用其他变量的 内存位置。

int x = 34 ;
int &IRef = x;

在代码中，IRef 就是一个引用。在声明中，引用是通 & 符号来修饰的。它出现在类型与变量的标识符之间，这种类型的引用称为左值引用。

左值：可以看作是一个关联了名称的内存位置，允许程序的其他部分来访问它。名称：任何可用于访问内存位置的表达式。“指向指定的内存，以变量形式存在” “相当于容器”

右值：右值是一个临时值，它不能被程序的其他部分访问。“不指向任何地方” “相当于容器内的事物”

int x = 0;
x = 5;
x = sqrt(5);

x是一个左值，这是因为x代表一个内存位置，它可以被程序的其他部分访问。

表达式sqrt(5)时一个右值，因为它代表了一个由编译器创建的临时内存位置，以保存由函数返回的值。该内存位置仅被访问一次。在此之后它就会 立即被删除，再也不能被访问。

C++11右值引用的概念：表示一个本应该没有名称的临时对象。右值引用的声明与左值引用类似，但是它使用的是2个&符号&&。临时对象最多可以有一个左值引用指向它。

int && rRef = sqrt(5);
cout << rRedf

2、C++中常量的定义：

两种形式：

1. 使用宏定义

   #define Day 7  // 注意不要加分号
   

2. 使用const修饰符

   const int Day = 7;  // 注意要加分号
   

3、实数

1. 小数默认是 双精度double类型，因此在设置float类型时候，常在数字末尾添加f

   float x = 3.14f;
   

2. 精度

   	float	double
   字节	4	7
   有效位数	8	15~16

3. 科学计数法

   float f = 3e3
   

4、sizeof()

可以查看占用内存空间

5、字符

字符要用单引号。字符占用1个字节

转意字符： \a 警报 \t \n ? \"

6、字符串

C语言风格：注意变量名后面加中括号[]，要用双引号。

char 变量名[] = "...hellO"

C++风格string：

#include 
String 变量名 = "hello world"

7、布尔类型

bool flag = true; //注意全小写，与python不同
bool key = false;

8、逻辑运算符

运算符：

非 ! , 与 && , 或 ||

9、 程序流程结构

顺序结构、选择结构、循环结构

if语句：注意与python的不同，条件表达式在括号内，且不加:。

三目运算符： 返回值的可以是变量，即左值

//条件表达式1？表达式2：表达式3
int a = 0;
int b = 20;
(a < b ? a: b) = 100;
cout << a << b << endl; 

switch语句：注意在case后面使用break

switch(表达式)
{
    case 结果1：                // 注意类型，如果“结果1”是整型，传入字符型的会导致出错。
        cout<< "best" << endl; // 注意不加中括号
        break;
    case 结果2：
        cout<< "good" << endl;
        break;
    default:
        cout<< "bad" << endl;
        break;
}

优点：结构清晰，执行效率高

缺点：判断时只能时整型或者字符型，不能判断一个区间。

for语句：循环。注意C++中基于范围的for循环如何使用。

while语句：循环

do while语句：先执行一次循环语句，然后再判断循环条件

10、关于数字的个位数、十位数计算

案例描述：计算三位数字的个位、十位、百位数计算：

int x = rand()%1000 + 1
int a, b, c;  
a = x % 10;
b = x /10 % 10; //先出发 后取模
c = x /100;

11、跳转语句

break, continue：跳出当前循环

goto语句：

FLAG: //标记定义
cout << "jump to here"<< endl;
goto FLAG; //跳转到FLAG位置

12、数组

数组定义的三种形式

1. 数据类型 数组名 [数组长度]；

2. 数据类型 数组名 [数组长度] = {值1, 值2 ...};

3. 数据类型 数组名 [ ] = {值1, 值2 ...}

数组的输出：使用for循环进行输出。

sizeof(arr)：可以统计整个数组在内存中的长度

数组名是一个常量不能进行复制操作。

13、 随机数种子

srand(1);
int x = rand() % 100 + 1;

C++ 函数

1、函数的定义

函数返回值 函数名 (参数列表){
	//函数体语句
    return 表达式; 
}

值传递: 就是函数调用时实参将 数值 传入给形参。如果形参发生改变，并不回影响实参。

函数声明:声明可以有多次，定义只能有一次。

2、函数的分文件编写

作用：让代码更清晰

1. 头文件 .h 中写 函数 的声明

   头文件中不能写函数的定义，以防止重定义。

   但是头文件中可以写 类 的定义。

2. 在源文件 .cpp 或 .cc 中写 函数 的定义

正确理解头文件：#include "***.h"头文件不进行编译，而是在预编译阶段，将***.h的 内容 拷贝到引用位置，然后进行源文件的编译。

3、内联函数 inline

内联函数在声明时，使用关键字inline

内联的意义：在编译时，让编译器用该部分语句去替换函数表达式，节省了形参传递。

注意事项：

1. 内联函数体内不能有循环和switch语句
2. 其定义必须出现在其第一次被调用之前
3. 内联函数不用对异常接口声明。

C++ 指针

1、定义和使用指针

// 数据类型 *指针变量名;
int a = 10;
int *p = &a; // 将a的地址复制给指针p
cout <<"a的地址是："<< &a << endl;
cout <<"指针p是：" << p << endl;
// 指针前加*, 代表解引用。
cout << "*p的值是：" << *p <

2、指针的大小

32位系统：指针占4个字节空间大小。0x0000

64位系统：占8个字节空间大小

3、空指针和野指针

空指针nullptr：用来给指针变量进行初始化。并且空指针是不可以访问的。

// 空指针的几种形式
int *p = nullptr;
int *p = 0;
inr *p = NULL;

野指针：指向没有访问权限的位置的指针。

int *p = (int*)0x1100;

4、const修饰指针

const修饰指针的三种情况：

1. const修饰指针 — 常量指针
2. const修饰常量 — 指针常量
3. const即修饰指针，又修饰常量

常量指针 — const int *指针名 又名 指向常量的指针

特点：指针的指向可以修改，但是指针指向的地址的值不可以修改。

// 常量指针 
int a = 10, b = 20;
const int *p = &a; // 常量指针的定义
*p = &b;  // 正确，指针的指向可以修改
*p = 100; // 错误，指针指向的值不可以被修改

指针常量 — int * const p

特点：指针的指向不可以修改，但是指针指向的值可以修改

// 指针常量
int * const p = &a；

const即修饰指针，又修饰常量

const int* const p

特点：指针的指向和指针指向的值都不可以被修改

5、指针和函数

地址传递，可以修改实参。

C++结构体

结构体属于用户自定义的数据类型，允许用户存储不同的基础数据类型。

建议：将结构体的定义放在头文件中

1、结构体的定义和使用

语法： struct 结构体名 {结构体成员列表};

通过结构体创建变量的方式有三种：

1. struct 结构体名 变量名

2. struct 结构体名 变量名 = {成员1值, 成员2值}

3. 定义结构体时顺便创建变量

struct关键字在创建变量时可以省略。

#include
// 结构体定义
// 创建学生数据类型：学生（姓名， 年龄，分数）
struct Student{
    // 成员列表
    string name;
    int age;
    int score;   
}s3;   // 3 定义结构体时顺便创建变量 //另外注意结构体后面要使用分号

// 创建结构体类型变量
int main(){
    // 1 struct 结构体名 变量名
	struct Student s1;   // struct关键字在创建变量时可以省略
    // 给s1属性复制。通过点“.”操作符访问结构体变量中的属性
    s1.name = "东七七";
    s1.age = 21;
    s2.score = 77;
    // 2 struct 结构体名 变量名 = {成员1值, 成员2值}
    struct Student s2 = {"James", 34, 91}
}

2、结构体数组

作用： 将自定义的结构体放入到数组中方便维护

语法： struct 结构体名 数组名[元素大小] = { {},...,{} };

struct Student stuArray[10]={{"James", 34, 91},...}

3、结构体指针

作用：通过指针访问结构体中的成员

利用操作符 -> 可以通过结构体指针访问结构体属性

struct Student *p = &s1;
p->name = "Alike";
p->age = 42;

4、 嵌套结构体

作用： 结构体中的成员可以是另一个结构体

例如：每一个老师辅导一个学员， 一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体

// 学生结构体定义
struct Student{
    string name;
    int age;
    int score;
}
// 教师结构体定义
struct Teacher{
    int id;
    string name;
    int age;
    struct Student stu;
}

5、结构体做函数参数

作用：将结构体作为参数传入

传递方式: 值传递，地址传递

// 值传递
void printStuInfo(Student stu){
	// 函数体
}
// 地址传递
void printStuInfo_ptr(const Student *ptr){ //定义常量指针，使得ptr指向的值不可以被修改
	//函数体
    ptr->name; // 注意要用->访问结构体成员
}

6、结构体中const的使用

作用：用const修饰防止被错误修改

void printStuInfo_ptr(const Student *ptr){
	//函数体 
    ptr->name; // 注意要用->访问结构体成员
}

C++核心编程

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

1. 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理

2. 全局区： 存放全局变量和静态变量以及常量

3. 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

4. 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

内存四区的意义：

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。

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分区

代码区：

​ a. 存放CPU执行的机器指令

​ b. 代码区是 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

​ c. 代码区是 只读 的，目的是防止程序意外地修改了它的指令

全局区：

​ a. 存放全局变量（注意是在main函数之外定义的）和静态变量

​ b. 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

​ c. 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放

​ d. 局部变量、const修饰的局部变量(局部常量) 不在全局区，而在栈区

// 查看局部变量和全局变量的地址
// 全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

int main(){
	int a = 10;
	int b = 10:
    // 打印地址会发现， a、b的地址在一个区间内 g_a、g_b的地址在另一个区间内
}

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。

int * func()  //形参数据也会放到栈区
{
    int a = 10;  // 栈区的数据在函数执行完自动释放。
    return &a; 	 // 有错误，但能通过编译。返回了局部变量地址。
}
int main(){
	int *p = func(); //接收func()的地址
    cout << *p << endl;  // 第一次没问题，因为编译器做了保留
    cout << *p << endl;  // 第二次出现乱码
}

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来开辟堆区内存，利用delete释放

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;  // 返回10在堆区地址， 且该地址由程序员使用delete才能释放或者程序结束释放
}
int main(){
	int *p = func();
    cout << *p << endl;
}

语法： new 数据类型

返回值： new 返回时该数据类型的指针

new(10): 创建int类型的元素， 10表示值， 释放用delete

new[10]: 在堆区开辟数组，10表示10个元素, 释放用delete[]

// 1. new 的基本语法
int * func(){
    int *p = new int(10); // new返回的是int的指针，指向新分配元素的位置，位置的值为10；
    return p;
}
delete p;
// 2. 在堆区利用new开辟数组
int * func2(){
    int* arr =new int[10]; // 10代表数组有10个元素
    return arr
}
delete[] arr;  // 释放数组，需要加[]

2、引用

作用： 给变量起别名，注意数据要相同， 因为不会发生数据类型隐式转换

语法： 数据类型 &别名 = 原名;

注意事项：

1. 引用定义时必须进行初始化

2. 引用一旦初始化绑定后，就不能改变绑定对象了。

int a = 10;
int c = 11;
int &b = a;
int &b;  // 错误，引用在定义时必须进行初始化
int &b = c; // 错误, 重定义
int &d = 10; // 错误, 引用必须引一块合法的内存空间
b = c;   // 正确， 但是，是赋值操作 不是绑引用

引用做函数参数 :

作用： 函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点： 可以简化指针修改实参

// 交换函数
// 1、值传递
void swap(int a, int b) { int temp = a; a = b; b = temp; }
// 2、地址传递
void swap(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; }
// 3、引用传递
void swap(int &a, int &b) { int temp = a; a = b; b = temp; }

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

注意：不要返回局部变量的引用

用法：函数的调用可以作为左值

int& func(){
    static int a = 10; // 静态变量，存放在全局区，全局区上的数据在程序结束后系统释放
    return a;
}
int p = func(); // 整个是复制操作， p的值与a相同，但是地址不同
int &r = func(); // r与a的值和地址都相同
func() = 1000; // 函数的调用作为左值。 过程： 返回静态常量a的引用， 然后通过该引用修改a的值为1000。

引用的本质 : 是一个指针常量。指针操作都由编译器操作了。

// 引用的本质
int &r = a;
// 实际被自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是不可更改的，这也说明了为什么引用不可更改
r = 30;
// 内部发现r是引用，自动转换为 *ref = 20; 引用的值不是常量，所以可以更爱

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

// 常量引用
int & ref = 10; // 错误, 引用必须引用一块合法的内存空间
const int & ref = 10; // 正确
// 加入const之后，编译器将代码修改为 int temp = 10; const int & ref = temp;
ref = 20; //错误， 加入const之后变为只读，不可以修改

// 打印数据的函数
void showValue(const int & value){
    cout << value << endl;
}

3、函数提高（默认、占位、重载）

函数的默认参数：

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) { 函数体 }

// 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; int b = 1; int c =2){
    return 0;
}

注意：如果 函数声明 有默认参数，函数定义 就 不能 有默认参数。因为会出现重定义。

函数的占位参数：

函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须补充该位置。

语法： 返回值类型 函数名 (数据类型) {函数体};

// 占位参数
void func(int a, int){  // 第二个参数 是占位参数 
	return ;
}
// 调用
func(1,2); // 调用函数时必须补充该位置
// 占位参数可以有默认参数
void func2(int a, int = 10){ return ;}

函数重载：

作用： 函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

1. 同一个作用域下

2. 函数名称相同

3. 函数的 参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同(需要是不同类型)。

注意：函数的返回值 不可以作为函数重载的条件

// 函数重载
void func(){
    // 函数体
}
void func(int a){  
	// 函数体
}
void func(int a, string b){
	// 函数体
}
void func(string b, int a){
	// 函数体
}

函数重载的注意事项：

1. 引用作为重载条件
2. 函数重载遇到默认参数

// 引用作为重载的条件
void func(int &a){                
	// 函数形式1
}
void func(const int &a){        // 常量引用可以   整数常量等不可以
	// 函数形式2
}
// 调用
int r = 10;
func(r);  // 调用形式1
const int p = 10;
func(p);  // 调用形式2
func(10); // 调用形式2

// 函数重载遇到默认参数
void func(int a){                
	// 函数形式1
}
void func(int a, int b = 10){    // 使用默认参数值               
	// 函数形式2
}

func(10);  // 调用func出错, 形式1和形式2都能被调用, 尽量避免

C++ 类和对象

C++面向对象的特性：抽象、封装、继承、多态

1、封装

作用：

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限制

语法：class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };注意最后的分号，默认访问权限是private。

术语：

1. 类中的属性和行为 统称为 成员
2. 属性： 成员属性 或 成员变量
3. 行为： 成员函数 或 成员方法

// 案例 1 
// 设计一个圆类，求圆的周长
// 圆求周长的公式 ： 2 * PI * 半径， 半径作为一个属性

#include
using namespace std;
const double PI = 3.14;

class Circle {
	// 访问权限
public:
	// 属性
	int m_r;
	// 行为
	// 获取圆的周长，常使用函数
	double calculateZC() {
		return 2 * PI * m_r;
	}
};

int main(){
	// 通过圆类来创建具体的圆
	Circle c1;
	// 给圆对象的属性进行复制， "."操作符
	c1.m_r = 10;
	cout << "圆的周长： " << c1.calculateZC() << endl;
	return 0;
}

三种访问权限：

		类内	类外
public	公共权限
protected	保护权限			继承时，儿子可以访问父亲中的保护内容
private	私有权限			继承时，儿子不可以访问父亲中的私有内容

Struct 和 Class 的区别:

唯一区别：默认访问权限不同

1. struct 默认权限为公共
2. class 默认权限为私有

成员属性设置为私有:

1. 可以自己控制读写权限（使用成员方法进行控制，比如针对成员属性设置访问函数）
2. 对于写可以检测数据的有效性

class Person{
public:
    void setName(string name){
    	m_Name = name;        // 内部可以访问到
    }
    int getAge(){
		return m_Age;
    }
private:
	string m_Name;
    int m_Age;
    int M_Sex;
};

案例1：

// 设计立方体类
// 属性：长 宽 高
// 行为：获取立方体的面积 获取立方体的体积
// 分别利用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等
#include
#include
using namespace std;

class Cube {
public:
	// 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; }

	// 获取立方体的面积
	int getArea() {
		return 2 * (m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H);
	}

	// 获取立方体的体积
	int getVolume() {
		return m_L * m_W * m_H;
	}

	// 判断两个立方体是否相等
	bool m_isSame(Cube& c2) {
		if (m_L == c2.getL() && m_W == c2.getW() && m_H == c2.getH())
			return true;
		return false;
	}
private:
	int m_L;  // 长
	int m_W;  // 宽
	int m_H;  // 高
};
// 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(){
	Cube c1;
	c1.setL(10);
	c1.setW(10);
	c1.setH(10);
	cout << "c1的面积是：" << c1.getArea() << endl;
	cout << "c1的体积是：" << c1.getVolume() << endl;

	Cube c2;
	c2.setL(10);
	c2.setW(10);
	c2.setH(10);
	cout << "c1、c2是否相等：" << c1.m_isSame(c2) << endl;
	cout << "c1、c2是否相等：" << isSame(c1, c2) << endl;

	Cube c3;
	c3.setL(10);
	c3.setW(9);
	c3.setH(10);
	cout << "c1、c3是否相等：" << c1.m_isSame(c3) << endl;
	cout << "c1、c3是否相等：" << isSame(c1, c3) << endl;

	return 0;
}

案例2：

#include
#include
using namespace std;

class Point {
public:
	void setX(int x) { m_x = x; }
	void setY(int y) { m_y = y; }
	int getX() { return m_x; }
	int getY() { return m_y; }
private:
	int m_x;
	int m_y;
};

class Circle {
public:
	void setR(int r) { m_r = r; }
	int getR() { return m_r; }

	void setCenter(Point center_point) { center = center_point; }
	Point getCenter() { return center; }
private:
	int m_r;
	Point center;    // 在圆的对象内部使用了点Point对象来构建圆心
};
int main() {
	Circle c1;
	Point center;      // 圆心点
	center.setX(3);
	center.setY(4);
	c1.setR(9);
	c1.setCenter(center);
}

类的多文件结构：

// 头文件 Point.h
#program once
#include
using namespace std;

// 仅使用类的声明就可
class Point {
public:
	void setX(int x) ;
	void setY(int y) ;
	int getX() ;
	int getY() ;
private:
	int m_x;
	int m_y;
};

// 源文件 Point.cpp  要使用 作用域限定符"::"来限定是Point类的成员函数 
#include "Point.h"
void Point::setX(int x) { m_x = x; }
void Point::setY(int y) { m_y = y; }
int Point::getX() { return m_x; }
int Point::getY() { return m_y; }

2、对象的初始化和清理

作用：C++中采用构造函数和析构函数来初始化对象和销毁对象。

2.1 构造函数和析构函数概念

这两个函数会被编译器 自动调用，完成对象的初始化和清理工作。对象的初始化和清理是编译器强制要求我们做的事情，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. 析构函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性复制，构造函数由编译器自动调用，无需手动调用
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。

构造函数的语法：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，无需手动调用，而且只会调用一次。

析构函数的语法：~类名(){}

1. 析构函数，没有返回值也不写void
2. 函数名与类名相同，在名称前加上符号 ~
3. 析构函数 不可以 有参数，因此也不可以重载
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

class Person{
public:
    Person(){ cout << "Person的构造函数调用" << endl; }
    ~Person(){ cout << "Person的析构函数调用" << endl; }
};

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（默认构造）
2. 按类型分类： 普通构造和拷贝（复制）构造（拷贝构造也是一种构造函数，用户没有调用的话，编译器会自动声成）

三种调用方式：

1. 括号法
2. 显示法
3. 隐含转换法

#include
#include
using namespace std;


class Person {
public:
	Person() {
		cout << "Pereson的无参构造函数调用" << endl;
	}

	Person(int a) {
		m_age = a;
		cout << "Pereson的有参构造函数调用" << endl;
	}
	// 拷贝构造函数
	Person(const Person& p) {
		// 将传入的Person的属性，拷贝到该对象
		m_age = p.m_age;
	}
public:
	string m_name;
	int m_age;
};

// 调用
void test() {
	// 1、括号法
	Person p1;    // 默认构造函数调用
	Person p2(5); // 有参构造函数
	Person p3(p1);// 拷贝构造函数

	// 注意事项
	// 调用默认构造函数时，不要加()，即Person p1();
	// 因为编译器会认为是一个函数的声明，不会认为在创建对象

	// 2、显示法
	Person p1;
	Person p2 = Person(10);
	Person P3 = Person(p2);

	Person(10); // 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
	
	// 注意事项2
	// 不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象 "Person(p3);" 会报重定义错误 
	// 编译器会认为 Person(p3) === Person p3

	// 3、隐式转换法
	Person p4 = 10; // 相当于 Person p4 = Person(10);
	Person p5 = p4; // 拷贝构造

}

注意事项 ：

1. 调用默认构造函数时，不要加（）
2. 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
3. 不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象， 如Person(p3);

2.3 拷贝构造函数的调用时机

C++拷贝构造函数调用实际通常有三种情况：

1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

   Person p2(p1);
   

2. 值传递方式给函数参数传值

   void func(Person p){
   	// 函数体
   }
   

3. 以值方式返回局部对象

   Person func(){
   	Person p1;
       return p1;
   }
   

​ 拷贝构造函数的参数为什么是常量引用？ ：

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++ 不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造函数
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。
3. 可以使用类名（）= default;来指示编译器提供默认无参构造函数

2.5 深拷贝与浅拷贝（面试内容）

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作。增加了一个指针，指向原来已经存在的内存。

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作。增加了一个指针，并新开辟了一块空间。

问题：浅拷贝带来的问题是堆区的内存重复释放。

解决方法**：自己实现拷贝构造函数**，新开辟堆区空间，来解决浅拷贝带来的问题。 即深拷贝

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

（理解时可以写程序逐语句F11调试一下）

深拷贝： 当被复制的对象数据成员是指针类型时，不是复制该指针成员本身，而是将指针所指对象进行复制。

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) ... {}

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(int a, int b, int c):m_A(a),m_B(b),m_C(c){}
    // 注意冒号“:”的位置，在参数列表之后。
    
    int m_A;
    int m_B;
    int m_C;
};

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。

class A{}
class B{
    A a;
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员

// 当有其他类对象作为本类成员，构造时先构造类对象，再构造自身; 析构顺序是先进(自身)后出(其他类对象)

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：

1. 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(提前了)
   • 类内声明，类外初始化。
   • 可以通过类名直接访问静态成员变量
   • 私有静态成员不能被外部访问

   // 静态成员变量 类内声明， 类外初始化
   class Person{
   public:
   	static int m_A;     // 类内声明
   private:
       static int m_B;     // 私有静态成员
   };
   int Person::m_A = 100;  // 类外初始化 
   int Person::m_B = 200;  // 可以进行类外初始化
   Person::m_A;            // 使用类名直接访问
   Person::m_B;       // 错误，私有静态成员不能访问。  
   

2. 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
   • 也是有访问权限的

   class Person{
   public:
       static void func(){
           m_A = 100;   // 正确。 静态成员函数 可以   访问静态成员变量
           m_B = 200;   // 错误。 静态成员函数 不可以  访问非静态成员变量
           			 // m_A 静态成员变量，只有一份数据, 不具体属于某一对象
           			 // m_B 属于特定对象，无法区分是哪个m_B
           cout << "static void func调用" << endl;
       }
       static int m_A;
       int m_B;
   };
   // 通过对象访问
   Person p;
   p.func();
   // 通过类名访问
   Person::func();    // "::"作用域限定符
   

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

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存储在类的对象上

// 空对象
class Person {}; 
Person p;  // 占用内存空间 sizeof(p) 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
// 每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址

// 非静态成员
class Person{ int a; };
Person p; // 占用内存空间 sizeof(p) 为4

// 非静态成员函数 存储不在对象上
class Person{ 
    void setA(int a) {};
    int a; };
Person p; // 占用内存空间 sizeof(p) 为4

// 静态成员 存储不在对象上
class Person{ int a; static int b;};
Person p; // 占用内存空间 sizeof(p) 为4,

3.2 this指针

每一个 非静态成员函数 只会诞生一份函数实例，也就是说多个类型的对象会共用一块代码

这一块代码是如何区分哪个对象调用自己？

C++ 提供 this 指针来区分，this指针指向被调用的成员函数所属的对象。

this指针：

1. this指针是隐含在每一个非静态成员函数内的一种指针
2. 不需要定义，直接使用即可

用途：

1. 当形参和成员变量同名时，可以用this指针来区分

2. 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可以用return *this。

class Person{
public:
    Person(int age){
   		// age = age;      // 错误 形参和成员变量名命冲突
      	this->age = age;   // 使用this指针，指向 被调用的成员函数 的所属的对象    
    }
    void PersonAddAge(const Person &p){
   		this->age = p.age;
    }
    Person & PersonAddAge2(const Person &p){ //注意要返回本体需要用引用，否则相当于另创建一个
   		this->age = p.age;
        return *this;     // 指向本体
    }
    Person PersonAddAge3(const Person &p){ //注意要返回本体需要用引用，否则相当于另创建一个
   		this->age = p.age;
        return *this;     // 指向本体
    }
};
Person p1(10);
Person p2(10);
p2.PersonAddAge(p1);
p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1); // 错误
p2.PersonAddAge2(p1).PersonAddAge2(p1).PersonAddAge2(p1);  //正确 p2.age = 40
p2.PersonAddAge3(p1).PersonAddAge3(p1).PersonAddAge3(p1);  //运行正确,结果错误。p2.age = 20。因为p2仅第一次发生了改变，然后后面因为是值传递所以是新的对象发生改变

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

// 空指针调用成员函数
class Person {
public:
	void showClassName() {
		cout << "Class name is Person!" << endl;
	}
	void showAge() {
		if (this == nullptr) { return; }
		cout << "Age is : " << m_age << endl;  
		// m_age实际上是 this->m_age。 因此如果对象是空指针就需要加以判断
	}
	int m_age = 20;
};
// 调用
int main() {
	Person *p = nullptr;
	p->showClassName();
	p->showAge();
	return 0;
}

3.4 const修饰成员函数

常函数：

1. 成员函数后加const后被称为常函数
2. 常函数不可以修改任何成员属性
3. 成员属性声明时附加关键字 mutable （可变的）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

class Person {
public:
	// this 是一个指针常量，相当于"类名 * const this"（值可以修改，指向不可以修改）
    // 在成员函数后面加const，修饰的是this，让指针指向的值也不可以修改
    // 等价于 "const 类名 const this" ;
	void showPerson() const {   // 常函数
		this->m_B = 100;  		// this 
		// this->m_A = 100;     // this 相当于 Person * const this
	}
    
	int m_A = 20;
	mutable int m_B = 10; // 特殊字段，在常函数、常对象下都可以修改
};

void test() {
	const Person p; 	//在对象前加const,变为常对象
	p.m_B = 100;    	// 常对象中mutable修饰的属性可以修改
	p.showPerson(); 	// 常对象只能调用常函数，因为普通函数可以修改属性值
}

4、 友元

在程序里，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元技术

目的：让一个函数或者类，可以访问另一个类中的私有成员

关键字：friend

友元的三种实现：

• 全局函数做友元 , 可以将全局函数放在类内实现
• 类做友元
• 成员函数做友元

// 全局函数做友元
class Building {
	friend void GoodGay(Building* building);
public:
	Building(){
		m_SittingRoom = "客厅";
		m_BedRoom = "卧室";
	}
	string m_SittingRoom;
private:
	string m_BedRoom;
};

// 全局函数 访问公有和私有属性
void GoodGay(Building *building) {
	cout << "全局函数好基友正在访问公有属性:" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "全局函数好基友正在访问私有属性:" << building->m_BedRoom << endl;
}

int main() {
	Building b;
	GoodGay(&b);
	return 0;
}

类做友元：

语法： friend class 类名;

类做友元会用到 前向引用声明：（多类相互引用的情况，类先声明后使用）

1. 当需要在某个类的声明之前，引用该类，则需要进行前向引用声明
2. 前向引用声明只为程序引入一个标识符，但具体声明在其他地方

注意事项：

3. 在提供一个完整的类声明之前，不能声明该类的对象，也不能在内联成员函数中使用该类的对象
4. 当使用前向引用声明时，只能使用被声明符号，而不能涉及类的任何细节

// 类做友元
class Building;  // 前向引用声明。
class GoodGay {
public:
	GoodGay();
	void visit(); // 参观函数，访问Building属性
	Building* building;
};

class Building {
	friend class GoodGay;   // 类友元
public:
	Building();
	string m_SittingRoom;

private:
	string m_BedRoom;
};

GoodGay::GoodGay() {
	this->building = new Building;
}

void GoodGay::visit() {
	cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_BedRoom << endl;
}
Building::Building() {   //构造函数在类外实现
	{
		this->m_SittingRoom = "客厅";
		this->m_BedRoom = "卧室";
	}
}

int main() {
	GoodGay g;
	g.visit();
	return 0;
}

成员函数做友元

语法： friend 返回值类型 类名::函数名();

#include
#include
using namespace std;

class Building;  // 前向引用声明。
class GoodGay {
public:
	GoodGay();
	void visit(); // 访问Building属性中的私有成员
	void visit2(); // 不能访问Building属性中的私有成员
	Building* building;
};

class Building {
	friend void GoodGay::visit();   // 成员函数作为友元 
public:
	Building();
	string m_SittingRoom;

private:
	string m_BedRoom;
};

GoodGay::GoodGay() {
	building = new Building;
}

void GoodGay::visit() {
	cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_BedRoom << endl;
}

void GoodGay::visit2() {
	cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_SittingRoom << endl;
	// cout << "GoodGay正在visit:" << building->m_BedRoom << endl; 不能访问
}
Building::Building() {   //构造函数在类外实现
	{
		m_SittingRoom = "客厅";
		m_BedRoom = "卧室";
	}
}

int main() {
	GoodGay g;
	g.visit();
	g.visit2();
	return 0;
}

5、 运算符重载

概念： 对已有运算符进行重新定义，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

operater

1. 成员函数重载
2. 全局函数重载

// 加号运算符重载
class Person{
public:
    // 成员函数重载
    Person operater+(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 = 10;
    int m_B = 10;
}
Person p1;
Person p2;
Person p3 = p1 + p2; // 本质上 p1.operater+(p2)

// 全局函数重载
Person operater+(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 p3 = p1 + p2; // 本质上 operater+(p1, p2)

运算符重载也可以发生函数重载

总结：

1. 对于内置数据类型的运算符是不能重载的

2. 不要滥用运算符重载

5.2 左移运算符重载

作用：重载左移运算符 配合友元 可以实现输出自定义数据类型

// 左移运算符重载 不能通过成员函数实现，只能利用全局函数重载左移运算符
// 访问私有类时，可以将全局函数声明为友元函数。
class Person {
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
public:
	// 利用成员函数重载 左移运算符
	// 不会利用成员函数重载左移<<运算符，因为无法实现cout为左值
	Person(int a, int b) {
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
private:
	int m_A;
	int m_B;
};

// 只能利用全局函数重载左移运算符
// 不能用void 用 ostream类
ostream & operator<<(ostream& cout, Person p) {
	cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
	return cout;
}
int main() {
	Person p(10,10);
	return 0;
}

5.3 递增运算符重载

作用：通过重载递增运算符，来自己实现的整型数据类型

class MyInteger {
public:
	MyInteger(){
		m_Num = 0;
	}
	// 重载前置运算符递增 返回引用是为了一直只对一个对象修改
	MyInteger& operator++(){
		m_Num++;
		return *this;
	}
	// 重载后置运算符递增
	// void operator++(int) int表示占位参数，可以用于区分前置和后置递增
	// 注意：这里只能用 int
	MyInteger operator++(int) {  
		// 先记录当前结果
		MyInteger temp = *this;  // 局部非静态变量 因此返回值不是引用。
		// 后递增
		m_Num++;
		// 最后将记录结果返回
		return temp;  // 
	}
	int m_Num = 0;
};

// 为什么使用后置递增运算 用引用传参&myint会报错
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
	out << myint.m_Num << endl;
	return out;
}

int main() {
	MyInteger myint;
	cout << ++myint << endl;
	cout << myint << endl;
	MyInteger myint2 = myint++;

	cout << myint2 << endl;
	cout << &(myint++) << endl;

	return 0;
}

为什么使用后置递增运算 用引用传参 MyInteger &myint会报错？

因为后置递增返回临时对象，不能绑定到非常量引用。所以那个形参必须写成const引用。打印函数不会更改对象，所以最好要写成const形式。通常来说const形参适用面广一些(常量，非常量都能传进去)。第二，推荐ostream& operator<<形参别写成cout，造成误导。

加入const之后，编译器将代码修改为：

MyInteger temp = 后置递增的值;
const MyInteger & myint = temp;

只有传入的是临时对象时，才发生复制构造。

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。

// 赋值运算符重载
#include
#include
using namespace std;

class Person {
public:
	Person(int age) {
		m_Age = new int(age);
	}
	~Person() {
		if (m_Age != nullptr) {
			delete m_Age;
			m_Age = nullptr;
		}
	}
	Person &operator=(Person& p) {
		// 编译器是提供浅拷贝
		// 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，然后再深拷贝
		if (m_Age != nullptr) {
			delete m_Age;
			m_Age = nullptr;
		}
		// 深拷贝
		m_Age = new int(*p.m_Age);
		//返回对象自身
		return *this;
	}
	int* m_Age;
};
int main() {
	Person p1(18);
	cout << "p1的年龄是：" << *p1.m_Age << endl;
	Person p2(20);
	cout << "p2的年龄是：" << *p2.m_Age << endl;
	p2 = p1;
	cout << "p2的年龄是：" << *p2.m_Age << endl;
	Person p3(60);
	p3 = p2 = p1;
	cout << "p3的年龄是：" << *p3.m_Age << endl;

	return 0;
}

总结： 链式编程要注意返回值的类型，如重载递增运算、赋值运算都需要注意。

5.5 关系运算符重载

作用：重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作。

// 举例 重载==
bool operator==(Person &p){
	if(this->m_A == p.m_A && this->m_Age == p.m_Age)
    {
        return true;
    }
    return false;
}

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

class MyPrint {
public:
	// 重载函数调用运算符
	void operator()(string text) {
		cout << text << endl;
	}
    void operator()(string text, string text2) {
		cout << text+text2 << endl;
	}
};
int main() {
	MyPrint myprint;
	myprint("hello world"); // 仿函数
    // 匿名函数对象
    MyPrint()("匿名函数对象");
	return 0;
}

6、继承

继承是面向对象三大特性之一。可以减少重复代码

6.1 继承的基本语法

语法：class 子类 : 继承方式 父类

术语： 子类又称 派生类，父类又称 基类

派生类中的成员包含两大部分：

一类是从基类中继承来的，另一类是它自身的成员

6.2 继承方式

继承有三种方式：

父类中的私有private内容，子类无论哪种方式都不能访问。

• 公共继承 ：父类中public、protected在子类的访问权限不变
• 保护继承 ：父类中public、protected在子类中访问权限变为protected
• 私有继承 ：父类中public、protected在子类中访问权限变为private

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？

1. 私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去 。

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    
};
//
class Son :public Base {
public:
	int m_D;
};

int main() {
	Son s1;
	cout << sizeof(s1) << endl;    // 输出 16
	return 0;
}

利用开发人员命令提示工具查看对象模型
cl /d1 reportSingleClassLayout类名 "文件名"

6.4 继承中的构造和析构

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谁先谁后？

先父类构造，后子类构造；先析构子类，后析构父类，与构造相反

// 继承中的构造和析构顺序
class Base {
public:
	Base() {
		cout << "Base的构造函数！" << endl;
	}
	~Base() {
		cout << "Base的析构函数！" << endl;
	}
};

class Son :public Base {
public:
	Son() {
		cout << "Son的构造函数！" << endl;
	}
	~Son() {
		cout << "Son的析构函数！" << endl;
	}
};

int main() {
	Son s1;
	return 0;
}

6.5 继承中同名成员处理方式

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

// 继承中同名成员处理
class Base {
public:
	Base() {
		m_A = 100;
	}
	void func() {
		cout << "Base - func 函数" << endl;
	}
	void func(int a) {
		cout << "Base - func(int a) 函数" << endl;
	}
	int m_A;
};

class Son :public Base {
public:
	Son() {
		m_A = 200;
	}
	void func() {
		cout << "Son - func 函数" << endl;
	}
	int m_A;
};

int main() {
	Son s;
	// 同名成员属性
	cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
	// 同名成员函数
	s.func();
	s.Base::func();
	// 重载
	// 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（包含重载函数）
	// 如果想要访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(10);
	return 0;
}

注意事项：

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（包含重载函数）。 如果想要访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加 作用域。

6.6 继承中同名静态成员处理方式

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

• 访问子类同名成员 直接访问即可
• 访问父类同名成员 需要加作用域

注意：静态成员在类内声明，类外初始化。

// 同名静态成员 与 同名静态成员函数
class Base {
public:
	static int m_A;
	static void func() {
		cout <<" Base - static void func()" << endl;
	}
};
int Base::m_A = 100;

class Son :public Base {
public:
	static int m_A;
	static void func() {
		cout << " Son - static void func()" << endl;
	}
};
int Son::m_A = 200;

int main() {
	Son s;
	// 1、通过对象访问
	cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
	// 2、通过类名访问
	cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
	//  Son::Base::m_A 通过类名方式访问Son中Base作用域下的m_A
	
    // 1、通过对象访问
	s.func();
	s.Base::func();
	// 2、通过类名访问
	Son::func();
	Son::Base::func();
	return 0;
}    

6.7 多继承语法

C++允许一个类继承多个语法

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。

实际开发中不建议用多继承。

// 多继承
class A {
public:
	A() {
		cout << "Create A !" << endl;
	}
	int m_N;
};

class B {
public:
	B() {
		cout << "Create B !" << endl;
	}
	int m_N;
};

class C : public A, public B{  // 多继承语法
public:
	C() {
		m_C = 100;
		m_D = 200;
		cout << "Create C !" << endl;
	}
	int m_C;
	int m_D;
};
int main() {
	C c;
	cout << "This is A:" << c.A::m_N << endl;
	cout << "This is B:" << c.B::m_N << endl;

	return 0;
}

6.8 菱形继承

菱形继承的概念：

​ 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。

问题：

• 二义性

• 有的数据重复，只需要一项就可以

class Animal {     // 虚基类
public:
	int m_age;
};
// 利用虚继承解决菱形继承的问题
// 继承之前加上关键字 virtual 变为虚继承
// Animal 类称为虚基类
class Sheep: virtual public Animal{};
class Tuo : virtual public Animal{};

class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
int main() {
	SheepTuo st;
	st.Sheep::m_age = 18;
	st.Tuo::m_age = 28;      // 虚继承 m_age只有一个
	// 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;
	cout << "st.Sheep :: m_Age = " << st.Tuo::m_age << endl;
	// 这份数据本身只需要有一份就好，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
	cout << "st的m_Age = " << st.m_age << endl;
	return 0;
}

总结：利用 虚继承 解决菱形继承问题。术语理解：虚基类，虚继承 关键字 virtual。

7、多态

多态是 C++ 面向对象的三大特性（封装、继承、多态）之一。

7.1 多态的基本概念

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的区别：

• 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

// 动物类
class Animal {
public: 
	// 虚函数
	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 完全相同
	// 此时 virtual 关键字 可写可不写， 建议书写增加可读性
	virtual void speak(){
		cout << "喵喵喵" << endl;
	}
};

class Dog : public Animal {
public:
	virtual void speak() {
		cout << "汪汪汪" << endl;
	}
};

// 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) {   // C++中可以允许父子之间的数据类型转换
	animal.speak();
}

int main() {
	Cat cat;
	Dog dog;
	doSpeak(cat);
	doSpeak(dog);
}

总结：

多态满足条件：

• 有继承关系
• 子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

• 父类的 指针或引用 指向 子类对象

重写： 函数返回值类型 函数名 函数列表 完全一致称为 重写

7.2 虚函数（考点）

实现动态绑定的函数。

virtual 只是编译器不要在编译阶段进行静态绑定。

虚函数定义：

1. 用virtual 关键字说明的函数
2. 虚函数是实现运行时多态的基础
3. C++虚函数是动态绑定的函数
4. 虚函数必须是 非静态 的成员函数，虚函数经过派生后，就可以实现运行过程中的多态。

什么函数可以是虚函数：

• 一般成员函数

• 构造函数不能是

• 析构函数可以是

一般虚函数成员

1. 虚函数声明 virtual 函数类型 函数名（形参表）;
2. 函数声明只能出现在类定义中的函数原型声明中，而不能在成员函数实现的时候。
3. 在派生类中可以对基类中国的成员函数进行重写（覆盖）。
4. 虚函数一般不声明为内联函数， 因为对虚函数的调用需要动态绑定，而对内联函数的处理是静态的

virtual关键字：

派生类可以不显式地用 virtual 关键字声明虚函数，这时候系统会根据以下规则来判断派生类地一个函数成员是不是虚函数：

1. 该函数是否与基类的虚函数有相同的名称、参数个数及对应参数类型
2. 该函数是否与基类的虚函数有相同的返回值或者满足类型兼容规则的指针、引用型的返回值。
3. 如果从名称、参数及返回值三个方面检查之后，派生类的函数满足上述条件，就会自动确定为虚函数。这时，派生类的虚函数便覆盖了基类的虚函数。
4. 派生类中的虚函数还会隐藏基类中同名函数的所有其他重载形式
5. 一般习惯于在派生类中函数中也使用 virtual 关键字, 以增加程序的可读性。

7.3 多态的基本概念

虚函数指针 vfptr

虚函数表 vftable：

• 每一个多态类都有一个虚表

• 虚表中有当前类的各个虚函数的入口地址

• 每个对象隐含有一个指向当前类的虚表的指针

7.4 多态案例

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

// 普通写法
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;
		}
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

int main() {
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;
	cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;
}

// 多态技术
// 实现计算器抽象类
class AbstractCalclator {
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

class AddCalculator : public AbstractCalclator {
public:
	virtual int getResult(){
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

class SubCalculator : public AbstractCalclator {
public:
	virtual int getResult() {
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

class MulCalculator : public AbstractCalclator {
public:
	virtual int getResult() {
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};
int main() {
	// 多态的使用条件 
	// 父类的 "指针或者引用" 指向 子类对象
	AbstractCalclator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;

	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	// new 分配的堆内存 用完记得销毁
	delete abc;

	abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;

	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	// new 分配的堆内存 用完记得销毁
	delete abc;
}

7.5 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。

抽象类的特点：

• 无法实例化对象
• 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

class AbstractCalclator {         // 抽象类
public:
	virtual int getResult() = 0;  // 纯虚函数
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

7.6 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
• 都需要具体函数实现

区别：

• 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象。

语法：

虚析构语法：virtual ~类名（）{}

纯虚析构语法： virtual ~类名 = 0; 类名::~类名(){} 纯虚析构 需要有声明 类外写实现

class Animal {
public:
	Animal() {
		cout << "Animal类的构造函数调用" << 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类的析构函数调用" << endl;
	}*/

	// 纯虚析构 需要有声明 也需要有实现的
	// 有了纯虚析构之后， 这个类也属于抽象类
	virtual  ~Animal() = 0;
	// 纯虚函数
	virtual void speak() = 0;
};
// 纯虚析构后 在外部实现析构函数
Animal::~Animal() {
	cout << "Animal类的析构函数调用" << endl;

}

class Cat: public Animal {
public:
	Cat(string name) {
		cout << "Cat类构造函数调用" << endl;
		this->m_Name = new string(name);
	}
	~Cat(){
		if (this->m_Name != nullptr) {
			cout << "Cat类析构函数调用" << endl;
			delete this->m_Name;
			m_Name = nullptr;
		}
	}
	

	virtual void speak() {
		cout << *this->m_Name <<"小猫在说话" << endl;
	}
	string* m_Name;
};

int main() {
	Animal* animal = new Cat("Tom");
	animal->speak();
	// 父类指针在析构时候 不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有堆区属性，
	// 会出现内存泄露情况
	delete animal;
	return 0;
}

总结：

1. 虚析构和纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象的问题
2. 如果子类中没有堆数据，可以不写为虚析构和纯虚析构
3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

7.7 override 和 final

override：C++ 11中引入的显示覆盖。使用override后，编译器会检查基类中是否存在一虚函数，与派生类中带有声明override的虚函数，有相同的虚函数签名（函数名 参数列表 const一致），若不存在，则返回错误

final：不希望类或函数被修改，使用final声明则该类（或函数）将不能被继承（或覆盖）。

class Base final{};
virtual void f() final;

8、文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放， 通过文件可以将 数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件 #include

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它们

操作文件的三大类：

1. ofstream : 写操作
2. ifstream : 读操作
3. fstream: 读写操作

8.1 文本文件

写文件的步骤：

1. 包含头文件 #include
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
int main() {
	// 2、创建流对象
	ofstream ofs;
	// 3、制定打开方式
	ofs.open("test.txt", ios::out);
	// 4、写内容
	ofs << "姓名：张三" << endl;
	ofs << "性别：男" << endl;
	ofs << "年龄：18" << endl;
	ofs.close();
	return 0;
}

读文件的步骤

1. 包含头文件 #include
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. 写数据 四种方式读取
5. 关闭文件 ifs.close();

int main() {
	// 2、创建流对象
	ifstream ifs;
	// 3、打开文件 并且判断是否打开成功
	ifs.open("test.txt", ios::out);
	if (!ifs.is_open()) {
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return 0; 
	}
	// 4、读内容
	// 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))) {
		cout << buf << endl;
	 }

	// 第三种
	string buf;
	while (getline(ifs, buf)) {
		cout << buf << endl;
	}

	// 第四种
	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)  // End of File
	{
		cout << buf << endl;
	}
	// 5、关闭
	ifs.close();
	
	return 0;
}

8.2 二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作，打开方式要指定为 ios::binary 。

写文件：

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数 write

函数原型：ostream& write(const char * buffer, int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数。

// 二进制文件 写文件 注意二进制写文件尽量不要用string
class Person {
public:
	char m_Name[64];  // 姓名
	int m_Age;        // 年龄
};

int main() {
	// 2、 创建流对象
	ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary); //创建流对象时候直接指定
	// 3、 打开文件
	// ofs.open("person.txt", ios::out| ios::binary)
	// 4、 写入文件
	Person p = { "张三", 18 };
	ofs.write((const char *)&p,sizeof(Person));

	// 5、 关闭文件
	ofs.close();
	return 0;
}

总结：//创建流对象时候直接指定

读文件：

二进制读文件主要利用流对象调用成员函数read

函数原型：istream& read(char * buffer, int len);

参数解释： buffer指向内存中一段存储空间，len是读写的字节数。

// 二进制文件 读文件
class Person {
public:
	char m_Name[64];  // 姓名
	int m_Age;        // 年龄
};

int main() {
	// 2、 创建流对象
	ifstream ifs("person.txt", ios::out | ios::binary); //创建流对象时候直接指定
	// 3、 打开文件 判断文件是否打开成功
	if (!ifs.is_open()) {
		cout << "打开成功" << endl;
	}

	// 4、 写入文件
	Person p;
	ifs.read((char *)&p,sizeof(Person));
	cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
	// 5、 关闭文件
	ifs.close();
	return 0;
}

C++泛型编程和STL库

1、模板

1.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性，例如ppt模板

缺点：

• 模板不能直接使用
• 模板并不是万能的，不能包括所有的

1.2 函数模板

泛型编程：

• C++另一种编程思想称为泛型编程， 主要利用的技术就是模板
• C++提供两种模板机制： 函数模板 和 类模板

函数模板的语法：

函数模板的作用：建立一个通用参数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：

template
函数声明或定义

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

// 什么情况下用函数模板
// 下面是两个普通函数，针对每一个数据类型都要单独实现函数
void swapInt(int &a, int &b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

// 声明一个模板，告诉编译器后面代码紧跟着T不要报错，T是一个通用数据类型
template   // typename  class都可以
void mySwap(T& a, T& b) {
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;

	// 使用函数模板
	// 1、自动类型推导
	mySwap(a, b);
	cout << "a is " << a << " b is " << b << endl;
	// 2、显示指定类型
	mySwap(a, b);

	return 0;
}

总结：

• 函数模板利用关键字 template
• 使用函数模板有两种方式： 自动类型推导、显示指定类型
• 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

1.3 函数模板注意事项

• 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T，才可以使用
• 模板必须要确定出T的类型，才可以使用

// 第一种情况
templete ;
void mySwap(T &a,T &b) {}
int a = 10;
double = 1.5;
mySwap(a, b);    // 错误。 无法从int double中推导出类型T
// 第二种错误情况
templete ;
void func(){
    函数体;
}
func(); // 错误，不能确定出T的类型
func（）; // 确定T的类型

1.4 函数模板案例

案例描述：

• 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
• 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
• 分别利用char 数组和int数组进行测试

// 交换函数
template 
void mySwap(T& a, T& b) {
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

template 
void mySort(T *arr, int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		int max = i;
		for (int j = i + 1; j < len; j++) {
			if (arr[j] > arr[max]) {        // 找出最大值
				max = j;
			}
		}
		if (max != i) {
			mySwap(arr[i], arr[max]);
		}
	}
}
// 打印模板
template
void printArr(T* arr, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << arr[i] << "\t";
	}
	cout << endl;
}

int main() {
	char cArr[] = "badcfe";
	int clen = sizeof(cArr) / sizeof(char);
	mySort(cArr,clen);
	printArr(cArr,clen);

	int arr[] = {2,4,5,65,65,32,1,5};
	int alen = sizeof(arr) / sizeof(int);
	mySort(arr, alen);
	printArr(arr, alen);
	return 0;
}

总结：

函数模板如何声明，如何在不同文件中使用？

1.5 普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板的区别：

• 普通函数可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
• 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
• 如果利用显式指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

template 
T add(T a, T b) {
	return a + b;
}
int a = 10;
char b = 'c';
add(a, b);  // 正确 
// 如果利用显式指定类型的方式，可以发生隐式类型转换。
// 为什么 swap(a,b) 不正确， 因为传参方式是传引用方式，而不能将一个char类型的变量绑定到一个int类型的引用上。

建议：使用显式指定类型的方式调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T。

1.6 普通函数与函数模板的调用规则

调用规则：

• 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数。
• 可以通过 空模板参数列表， 强制调用函数模板
• 函数模板也可以重载
• 如果函数模板可以产生更好的匹配，优先调用函数模板。

void myPrint(int a, int b) {
	cout << "普通函数" << endl;    // 删除函数体,改成函数声明会报错
}

template 
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << "调用的模板" << endl;
}
template 
void myPrint(T a, T b, T c)
{
	cout << "调用重载的模板" << endl;
}
int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	// myPrint(a, b);    // 普通函数
	myPrint<>(a, b);     // 空模板参数列表 强制调用 函数模板
	int c = 30;
	myPrint<>(a, b, c);  //调用void myPrint(T a, T b, T c)

	char d = 'd';
	char e = 'e';

	myPrint(d, e);       // 更好的匹配 所以调用void myPrint(T a, T b) 普通函数需要强制类型转换

	return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要再提供普通函数，否则容易出现二义性

1.7 模板的局限性

• 模板的通用性并不是万能的

template 
void assignment(T& a, T& b){
	 a = b;
}
// 如果a、b 传入的是数组就无法实现

解决方案：C++提供了模板的重载，可以为特定类型提供具体化的模板

class Person {
public:
	Person(const string name, const int age): m_Name(name), m_Age(age){
		cout << "constructor" << endl;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

template 
bool myCampare(T& a, T& b) {
	if (a == b) {
		return true;
	}
	else {
		return false;
	}
}

// Person 不能对比
// 解决方法有两种
// 1、重载 "==" 运算符, 太过麻烦
// 2、利用具体化Person的版本实现， 具体化会优先调用
// 具体化实现
template<> bool myCampare(Person& a, Person& b) {
	if (a.m_Age == b.m_Age && a.m_Name == b.m_Name) {
		return true;
	}
	else {
		return false;
	}
}

int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	bool ret = myCampare(a, b);
	cout << ret << endl;
	
	Person pa("Tom", 18);
	Person pb("Tom", 18);

	bool pret = myCampare(pa, pb);
	cout << pret << endl;

	
	return 0;
}

总结：

• 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的 通用化

• 学习模板并不是为了写模板，而是在STL库中能够运用系统提供的模板

1.8 类模板

类模板作用：

• 建立一个通用类，类中的成员 数据类型 可以不具体指定，用一个虚拟的类型来代表。

// 类模板
template
class Person {
public:
	Person(NameType name, AgeType age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	void showPerson() {
		cout << this->m_Name << this->m_Age << endl;
	}

	NameType m_Name;
	AgeType m_Age;
 };
int main() {
		Person p1("悟空", 999);
	p1.showPerson();
	return 0;
}

1.9 类模板与函数模板的区别

主要有两点区别：

• 类模板没有自动类型推导的使用方式，只有显式指定类型方式
• 类模板在模板参数列表 <> 中可以有默认参数

template  // 使用默认参数

1.10 类模板中成员函数创建时机

与普通类中成员函数创建时机是有区别的：

• 普通类中的成员函数一开始就可以创建
• 类模板中的成员函数并不是在一开始就创建，而是在调用时才创建

1.11 类模板对象做函数参数

类模板实例化出对象，向函数传参的方式有三种：

1. 指定传入的类型 — 直接显式对象的数据类型 — 最常用方式
2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
3. 整个类模板化 – 将这个对象类型 模板化进行传递

template
class Person {
public:
	Person(NameType name, AgeType age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	void showPerson() {
		cout << "姓名：" <m_Name <<" 年龄：" << this->m_Age << endl;
	}

	NameType m_Name;
	AgeType m_Age;
};
//1. 指定传入的类型-- - 直接显式对象的数据类型     
void printPerson1(Person &p) {
	p.showPerson();
}
//2. 参数模板化-- - 将对象中的参数变为模板进行传递
template 
void printPerson2(Person& p) {
	cout << "NameType的类型" << typeid(NameType).name() << endl;  // 查看数据类型
	p.showPerson();
}

//3. 整个类模板化 -- 将这个 对象类型 模板化进行传递
template 
void printPerson3(T & p) {
	cout << "T的类型" << typeid(T).name() << endl;  // 查看数据类型 Person
	p.showPerson();
}

int main() {
	Person p1("悟空", 999);
	printPerson1(p1);
	Person p2("八戒", 109);
	printPerson2(p2);
	Person p3("沙僧", 9);
	printPerson3(p3);
	return 0;
}

1.12 类模板与继承

当类模板遇到继承时，需要注意以下几点：

• 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，需要指定出父类中T的类型
• 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
• 如果想灵活的指定出父类中T的类型，子类也需要变为类模板

template
class Base {
public:
	T m;
};
//class Derived : public Base{    // 必须要知道父类中的T类型，才能继承给子类

// 制定出父类中的成员类型
class Derived: public Base {       
};

// 如果想要灵活的指定父类中的T类型，子类也需要变为类模板
template
class Derived2 : public Base {
public:
	Derived2() {
		cout << "T1 数据类型: " << typeid(T1).name() << endl;
		cout << "T2 数据类型: " << typeid(T2).name() << endl;
	}
	T2 obj;
};

int main() {
	Derived2 d2;
	return 0;
}

1.12 类模板的成员函数的类外实现

类外实现：

template
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
	T1 m_Name;
	T2 m_Age; 
};
// 构造函数类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}
// 成员函数类外实现
template
void Person::showPerson() {
	cout << "姓名：" << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}

int main() {
	Personp1("Tom", 21);
	p1.showPerson();
	return 0;
}

1.13 类模板的分文件编写

学习目标：

• 掌握类模板成员函数 分文件编写 产生的问题以及解决方式

问题：

• 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

• 解决方式1：直接包含.cpp源文件

• 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称，并不是强制

解决方式1

#include "Person.cpp"

解决方式2

// Person.hpp
#pragma once

#include
#include 
using namespace std;

template
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

// 构造函数类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}
// 成员函数类外实现
template
void Person::showPerson() {
	cout << "姓名：" << this->m_Name << " 年龄：" << this->m_Age << endl;
}

// main.cpp
#include
#include 
using namespace std;
// 第一种解决方式（很少采用），直接包含 头文件Person.h 改成源文件 Person.cpp。
// #include"Person.cpp"  
// 第二种解决方式， 将.h 和.cpp内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件；
#include"Person.hpp"

int main() {
	Personp1("Tom", 21);
	p1.showPerson();
	return 0;
}

1.13 类模板与友元

学习目标：

• 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数 类内 实现 – 直接在类内声明友元即可

全局函数 类外 实现 – 需要提前让编译器知道全局函数的存在

template     // Person模板类声明
class Person;                    // 让编译器看到下面函数中的Person类
// 全局函数 类外实现 实现部分    要放在前面 让编译器知道
template
void printPerson2(Person p) {   // 全局函数 不用加Person作用域
	cout << "全局函数 类外实现 /n 姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}

template
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	// 全局函数 类内实现
	friend void printPerson(Person p) {
		cout << "全局函数 类内实现/n 姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
	}

	// 全局函数 类外实现 声明部分
	// printPerson2后 加 空模板的参数列表
	// 如果全局函数 是类外实现，需要让编译器提前知道该全局函数的实现
	friend void printPerson2<>(Person p);  // 普通函数的声明

private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

int main() {
	// 1.全局函数在类内实现
	Person p("Tom", 21);
	printPerson(p);
	printPerson2(p);
	return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别。如果不将全局函数提前，可以使用全函数的声明

1.13 案例实现一个通用的数组类

要求如下：

• 可以对内置数据类型以及自定义类型的数据进行存储
• 将数组中的数据存储到堆区
• 构造函数中可以传入数组的容量
• 提供对应的拷贝构造函数以及**operator=**防止浅拷贝问题
• 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
• 可以通过下标的方式访问数组中的元素
• 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

2、STL 初识

• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升
• 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL

2.1 STL基本概念

• STL(Standard Template Library, 标准模板库 )
• STL从广义上分为：容器（container) 算法（algorithm) 迭代器（iterator）
• 容器 和 算法 之间通过 迭代器 进行无缝连接
• STL几乎所有代码都采用了模板类或者模板函数

2.2 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是 容器、算法、迭代器、 仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等，用来存放数据
2. 算法：各种常用算法，如sort、find、copy、for_each等
3. 迭代器：扮演了容器和算法之间的胶合剂
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西
6. 空间配置器：负责空间的配置与管理

2.3 STL中容器、算法、迭代器

容器：置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些 数据结构 实现出来

常用的数据结构：数组，链表，树，栈，队列，集合，映射表等

这些容器分为序列容器和关联式容器两种：

• 序列式容器：强调 值 的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置
• 关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上顺序关系

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法

算法分为：质变算法 和 非质变算法

质变算法：是指运算过程中会更改区间内元素的内容。例如拷贝、替换、删除等等

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间的胶合剂

提供一种方法，使之能够依序访问某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器内部表示方式。

每个容器都有自己专属迭代器。

迭代器使用非常类似与指针，初学阶段我们可以先理解为指针

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	读写操作，并能向前向和后操作	读写，支持++、–
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器、随机访问迭代器。

2.4 容器算法迭代器初识

STL中最常用的容器为vector，可以理解为数组

vector存放内置数据类型：

容器： vector

算法：for_each

迭代器：vector::iterator

#include
using namespace std;
#include
#include

void myPrint(int val) {             // 供第三种遍历方法的for_each使用
	cout << val << endl;
}

int main() {
	// 创建vector容器
	vector v;
	// 向容器中插入数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);

	// 通过迭代器访问容器中的数据
	// 起始迭代器 指向容器中的 第一个元素
	vector::iterator itBegin = v.begin(); 
	// 结束迭代器 指向容器中最后一个元素的下一个位置
	vector::iterator itEnd = v.end();      

	// 第一种遍历方式
	while (itBegin != itEnd) {
		cout << *itBegin << endl;   // 使用*解引用
		itBegin++;
	}

	// 第二种遍历方式  常用
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << endl;
	}
	// 第三种遍历方式 使用Algorithm 中 for_each 算法
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

vector存放自定义数据类型：

class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

// 存放Person类型
void test1() {
	// 创建vector容器
	vector v;
	// Person类型
	Person p1("Tom", 16);
	Person p2("Tom1", 116);
	Person p3("Tom2", 216);
	Person p4("Tom3", 316);
	Person p5("Tom4", 416);
	// 向容器中插入数据
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		// (*it) 是Person对象
		cout << "姓名：" << (*it).m_Name << " 年龄：" << (*it).m_Age << endl;
		cout << "姓名：" << it->m_Name << " 年龄：" << it->m_Age << endl;
	}
}

// 存放Person类型指针
void test2() {
	// 创建vector容器
	vector v;
	// Person类型
	Person p1("Tom", 16);
	Person p2("Tom1", 116);
	Person p3("Tom2", 216);
	Person p4("Tom3", 316);
	Person p5("Tom4", 416);
	// 向容器中插入数据
	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);
	v.push_back(&p5);

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		// *it 是指针 访问Person中的属性 要用 (*it)->m_Name
		cout << "姓名：" << (*it)->m_Name << " 年龄：" << (*it)->m_Age << endl;
	}
}
int main() {
	test1();
	test2();
	return 0;
}

vector容器嵌套容器：

容器中嵌套容器， 然后遍历输出

int main() {
	// 容器嵌套容器
	vector> v;

	// 创建小容器 v1;
	vector v1;
	vector v2;
	vector v3;
	vector v4;

	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		v1.push_back(i+1);
		v2.push_back(i+2);
		v3.push_back(i+3);
		v4.push_back(i+4);
	}

	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);

	for (vector>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {   // 判断条件用!= 或者 < 都可以
		// (*it) -- 容器 vector
		for (vector::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
			cout << (*vit) << "\t";
		}
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

3、STL – 常用容器

常用容器有，string、vector、deque、stack、 queue、list、set/multiset、map/multimap。

3.1 String 容器

1. 基本概念：

本质：string 是 C++ 风格的字符串， 而string本质上是一个类

string和char*的 区别：

• char * 是一个指针
• string 是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个 char * 型的的容器

特点：

string 类内部封装了很多成员方法

例如： 查找find, 拷贝copy，删除delete， 替换replace, 插入insert

string 管理 char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界，由类内部进行负责

2. string构造函数

构造函数原型：

• string(); // 创建一个空的字符串 例如： string str;
• string(const char * s) // 使字符串s初始化
• string(const string & str); // 使用一个string对象初始化另一个string对象
• string(int n, char c); // 使用n个字符c初始化

string s1; //默认构造
	
const char* str = "hello world";
string s2(str);
cout << "s2 = " << s2 << endl;
	
string s3(s2);
cout << "s3 = " << s3 << endl;

string s4(5, 'c');
cout << "s4 = " << s4 << endl;

3. string 赋值操作

给string字符串进行赋值

赋值函数原型：

• string& operator=(const char *s); // char * 类型字符串 赋值 给当前字符串
• string& operator=(const string &s); // 把字符串s赋给当前的字符串
• string& operator=(char c); // 字符赋值给当前的字符串
• strin& assign(const char*s); // 把字符串s赋值给当前的字符串
• string& assign(const char *s, int n); // 把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
• string & assign(const string &s); //把字符串s赋给当前字符串
• string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串

string str1; 
str1 = "hello world"; 
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str2 = str1;
cout << "str2 = " << str2 << endl;
string str3;
str3 = 'c';
cout << "str3 = " << str3 << endl;

string str4;
str4.assign("hello C++");
cout << "str4 = " << str4 << endl;

string str5;
str5.assign(str1, 5);
cout << "str5 = " << str5 << endl;
	
string str6;
str6.assign(str1);
cout << "str6 = " << str6 << endl;

string str7;
str7.assign(10,'h');
cout << "str7 = " << str7 << endl;

总结：string 赋值方法有很多，operator=更实用。

4. string字符串拼接

实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

• string& operator+=(const char* str); // 重载+=运算符
• string& operator+=(const char* c);
• string& operator+=(const string& str);
• string& append(const char *s); //把字符串s连接到当前字符串结尾
• string& append(const char *s, int n); //把字符串s前n个字符连接到当前字符串结尾
• string& append(const string &s); // 与第三个相同
• string& append(const string &s, int pos, int n); // 把字符串s从pos开始的n个字符连接到字符串结尾。 pos是位置，从0开始

string str1; 
str1 = "我"; 
str1 += "不要玩游戏";
cout << "str1 = " << str1 << endl;
str1 += ':'; // 字符
string str2 = "王者荣耀";
str1 += str2;
cout << "str1 = " << str1 << endl;

string str3 = "i";
str3.append("love ");

str3.append("game over", 4);   // 注意一个汉字占两个字符
cout << "str3 = " << str3 << endl;
str3.append("ksfs honor sdf", 4, 6);  
cout << "str3 = " << str3 << endl;

5.字符串查找替换

查找：查找指定字符串是否存在 find

替换：在指定的位置替换字符串 replace

函数原型：

• int find(const string& str, int pos = 0) const; // 常函数， 查找str第一次出现位置，从pos开始查找
• int find(const char* s， int pos =0) const; // 查找s第一次出现的位置，从pos位置开始查找
• int find(const char*s, int pos, int n) const; // 从pos位置查找s前n个字符第一次位置
• int find(const char c, int pos = 0) const; // 查找字符c第一次出现的位置
• int rfind(const string& str, int pos = npos) const; // 查找str 最后一次位置， 从pos开始查找
• int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置，从pos=npos开始查找，从右往左数npos个元素，查找是正向的
• int rfind(const char* s, int pos, int n) const;// 从pos位置查找s的前n个字符最后一次位置
• int rfind(const char c, int pos=0) const; // 查找字符c最后一次出现位置
• string& replace(int pos, int n, const string& str); // 替换从pos开始n个字符为字符串str
• string& replace(int pos, int n, const char*s);//替换从pos开始的n个字符为字符串s

string str="hello hello yaaya ";
int pos = str.find("hello", 5);
int rpos = str.rfind("hello", 5);
str.replace(1,2,"3sdsfgs") // 从1号位置起，2个字符，替换为“3sdsfgs”

6. 字符串比较

字符串之间的比较，主要用于判断两个字符串是否相等

• 字符串按字符的ASCII码进行对比。ASCII码大小，a

= 返回 0

> 返回 1

< 返回-1

函数原型：

• int compare(const string& s) const; //与字符串s比较
• int compare(const char* s) const; // 与字符串s比较

string str1 = "china";
string str2 = "american"
int ret = str1.compare(str2);

7. 字符存取

string中单字符存取方式有两种

• char& operator[](int n); //通过[]方式取字符
• char& at(int n); // 通过at方法获取字符

// 获取字符串长度
str.size();
str[1];
str.at(1);

8. 字符串插入和删除

对string字符串进行插入和删除字符操作

• string& insert(int pos, const char* s); //插入字符串
• string& insert(int pos, const string& str); //插入字符串
• string& insert(int pos, int n, char c); // 在指定位置插入n个字符c
• string& erase(int pos, int n = npos); //删除从pos开始的n个字符

string str = "hello";
// 插入
str.insert(1, "111");
// 删除
str.erase(1, 3);

9. 子串获取

从字符串中获取想要的子串

• 从字符串中获取想要的子串

函数原型：

• string substr(int pos=0, int n = pos) const; // 返回由pos开始的n个字符组成的字符串

str.substr(1,3);

总结：可以跟其他查找成员函数配合，如find等来截取特定子串

3.2 vector容器

1. Vector基本概念

功能：

• vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

与普通数组的区别：

• 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

• 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的连续内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器。 begin()、end()、rbegin()、 rend()

函数原型：

• vector v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
• vector(v.begin(), v.end()); // 将v[begin(), end()) 左闭右开区间中的元素拷贝给本身,因为end()是指向最后一个元素的下一个位置
• vector(n, elem); // 构造函数将n个elem拷贝给本身
• vector(const vector &vec); // 拷贝构造函数

vector v;
v.push_back(10);
vector v(10, 100);

2.vector的赋值操作

函数原型：

• vector& operator=(const vector &vec); // 重载等号操作符
• assign(beg, end); // 将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身
• assign(n, elem); // 将n个elem拷贝赋值给本身

vector v(10,5);
vector v2;
v2 = v;
v2.assign(v.begin(), v.end());
v2.assign(10,100);

3.vector容量和大小

对vector容器的容量和大小的操作

函数原型：

• empty(); // 判断容器是否为空
• capacity(); //容器的容量
• size(); // 返回容器中元素的个数
• resize(int num); // 重新指定容器的长度为num, 若容器边长，则以默认值填充新位置， 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
• resize(int num, elem); // 重新指定容器的长度为num, 若容器边长， 则以elem值填充新位置，如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

vector v1;
v1.empty();
v1.capacity(); // 容量 永远都大于等于 size()； 随着插入操作会动态变大
v1.size();
v1.resize(10);
v1.resize(10, 100);

4. vector插入与删除

函数原型：

• push_back(elem) //尾部插入元素elem
• pop_back() // 删除最后一个元素
• insert(const_interator pos, elem) //迭代器指向位置pos插入元素elem
• insert(const_interator pos, int count, elem) //迭代器指向位置pos插入count个元素elem
• erase(const_iterator pos) // 删除迭代器指向的元素
• erase(const_iterator start, const_iterator end) // 删除迭代器从start到end之间的元素
• clear();

void printVector(vector& v) {
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << (*it) << "\t";
	}
	cout << endl;
}
int main() {
	vector v1;
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);
	printVector(v1);

	v1.pop_back();
	printVector(v1);

	// 插入 第一个参数是迭代器
	v1.insert(v1.begin(), 200);
	printVector(v1);
	v1.insert(++v1.begin(), 2, 100);
	printVector(v1);

	// 删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);
	
	// 清空  v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	printVector(v1);
	return 0;
}

5. vector数据存取

对vector中数据的存取操作

函数原型：

• at(int idx) //返回索引 idx 所指的数据
• operator[] // 返回索引 idx 所指的数据
• front() // 返回容器中第一个数据元素
• back() // 返回容器中最后一个数据元素

vector v1;
v1.push_back(10);
v1.push_back(20);
v1.push_back(4);

v1.at(0);
v1[2];

v1.front();
v1.back();

6. vector互换容器

实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

• swap(vec); // 将vec中元素与本身的元素互换

int main() {
	vector v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
	}
	
	vector v2;
	for (int i = 9; i >=0 ; i--) {
		v2.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	printVector(v2);
	v1.swap(v2);
	printVector(v1);
	printVector(v2);

	// 2、 swap的实际用途
	//  巧用swap可以收缩内存空间
	vector v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v1.push_back(i);
	}
	
	v1.resize(3);      // capacity不会被更改 因此存在内存浪费
	cout << v1.capacity() << endl;
	cout << v1.size() << endl;
	//swap配合匿名对象收缩内存
	vector(v).swap(v);     // vector(v) 使用拷贝构造匿名对象
	// 匿名对象在当前行执行完成后 由系统回收其占用内存
	cout << v1.capacity() << endl;
	cout << v1.size() << endl;
	return 0;
}

总结：可以利用swap收缩内存

7. 预留空间

功能：减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：reserve(int len); //容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

注意是reserve 预留 不是 reverse 反转

vector v1;
v1.reserve(100000);
int* p = nullptr;
int num = 0;
cout << v1.capacity() << endl;  // 100000
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
	v1.push_back(i);
	if (p != &v1[0]) {
		p = &v1[0];
		num++;
	}
}
cout << num << endl;

3.3 deque容器

1. 基本概念

功能：

双端数组，可以对 头端和尾端 进行插入删除操作

deque与vector区别：

• vector 对于头部插入删除效率低，数据量越大，效率越低
• deque相对而言，对头部插入删除速度会比vector快
• vector访问元素时的速度会比deque快，这和两者内部实现相关

deque内部工作原理：

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区的内容，缓冲区存放真实数据。

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时 像 一片连续的内存空间

(原理才想，链表，链接接多个成块的内存空间)

• deque容器的迭代器也是支持随机访问

// 注意 只读迭代器 的使用
/*   注意传入如果const修饰的常量 迭代器要用const_iterator  最简单的是用auto，学习最好不用
void printDeque(const deque& d) {
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << "\t";
	}
	cout << endl;
}
*/
#include
void printDeque(const deque& d) {
	for (auto it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << "\t";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	deque d1;   // 默认构造
	for (int i = 0; i < 10;i++)	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);
	deque d2(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d2);

	deque d3(10, 100);
	printDeque(d3);
	
	deque d4(d3);
	printDeque(d4);

	for (int i = 0; i < 10;i++) {
		d1.push_front(i);
	}
	printDeque(d1);

	return 0;
}

2. deque赋值操作

函数原型：

• deque& operator=(const deque & deq) //重载等号操作符
• assign(beg, end) // 将[beg, end)区间的数据拷贝赋值给本身
• assign(n, elem) // 将n个elem拷贝赋值给本身

deque d1;
// operator = 
deque d2 = d1;
// assign(beg, end)
deque d3;
d3.assign(d1.begin(), d1.end());
// assign(n, elem)
deque d4;
d4.assign(10,100); // 10个100

3.deque大小操作

对deque容器的大小进行操作

函数原型：

• deque.empty()
• deque.size()
• deque.resize(num)
• deque.resize(num, elem)

注意： deque没有容量capacity的成员

4. deque插入和删除

函数原型：

两端插入：

• push_back(elem)
• push_front(elem) // 从容器头部插入一个数据 ， 注意次序
• pop_back(elem)
• pop_front(elem)

指定位置操作：

• insert(pos, elem)
• insert(pos, n, elem)
• insert(pos, beg, end)
• clear()
• erase(beg, end)
• erase(pos)

5. deque数据存取

对deque中数据的存取操作

函数原型：

• at(int idx)
• operator[]
• front()
• back();

6. deque排序

算法：

• sort(iterator brg, iterator end);// 对beg到end区间内元素进行排序
• 对于支持随机访问的迭代器容器，都可以利用sort算法直接对其进行排序

sort(d.begin(), d.end());

3.4 STL评委打分案例

案例描述：

有五名选手，选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去掉最高分和最低分，取平均分。

实现步骤：

1. 创建五名选手， 放到vector中
2. 遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存在deque容器中
3. sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
4. deque容器遍历一遍，累加总分
5. 获取平均分

class Person {
public:
	Person(string name, int score): m_Name(name), m_Score(score) {}
	string m_Name;
	double m_Score;
};

void printPerson(const vector& v) {
	for (vector::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout <<"姓名：" << it->m_Name << " 分数："<< it->m_Score << "\t";
		cout << endl;
	}
	
}

void creatPerson(vector& v) {
	string nameSeed = "ABCDE";
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];
		Person p(name, 0);
		v.push_back(p);
	}
}

void setScore(vector& v) {
	for (vector::iterator vit = v.begin(); vit != v.end(); vit++) {

		deque d;
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			d.push_back(rand() % 41 + 60);
		}
		sort(d.begin(), d.end());
		d.pop_front();
		d.pop_back();

		int sum = 0;

		for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
			sum += *it;
		}
		vit->m_Score = (double)sum/ d.size();
	}
}


int main() {
	// 创建5名选手
	vector v;
	// 给 5名选手 赋初值
	creatPerson(v);
	printPerson(v);
	// 评委打分 随机数
	srand((unsigned int)time(nullptr));
	setScore(v);
	printPerson(v);
	return 0;
}

3.5 stack容器 栈容器

1. 基本概念

stack 是一种先进后出(FILO)的数据结构，它只有一个出口。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JzSXhZgy-1599351751836)(C:\Users\ypw\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200904204744032.png)]

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为。

2. stack常用接口

构造函数：

• stack stk
• stack(const stack &stk);

赋值操作：

• stack& operator=(const stack& stk)

数据存取：

• push(elem)
• pop() // 从栈顶移除第一个元素
• top() // 返回栈顶元素

大小操作：

• empty()
• size() // 返回栈的大小

stack stk;
stk.push(1);
stk.push(2);
stk.push(3);
cout << stk.size() << endl;
while (!stk.empty()) {
	cout << stk.top() << endl;
	stk.pop();
}

3.6 queue 容器 队列

Queue是一种先进先出的数据结构

队列容器只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为。

常用接口：

构造函数：

• queue q
• queue(const queue& q)

赋值操作：

• queue& operator=(const queue &q)

数据存取：

• push(elem)
• pop()
• back() 返回最后一个元素
• front()

大小操作：

• empty()
• size()

3.7 list容器 链表

1. 基本概念

功能：将数据进行链式存储，可以在任意位置上进行快速插入或删除元素

链表(list)：是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成： 链表由一系列的 结点 组成

结点： 一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个 双向循环链表

优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

缺点：

• 容器遍历速度，没有数组快
• 占用空间比数组大，因为不仅包含数据域还包含指针域 指针4位

性质： 插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器失效， 这在vector是不成立的。

2. 构造函数

• list l;
• list(beg, end)
• list(n, elem)
• list(const list &l)

3. list赋值和交换

函数原型：

• assign(beg, end)
• assign(n, elem)
• list& operator=(const list &l);
• l.swap(l2)

4. 大小操作

函数原型：

• size()
• empty()
• resize(num);
• resize(num, elem)

5. 插入和删除操作

函数原型：

• push_back(elem)
• pop_back()
• push_front()
• pop_front()
• insert(iterator_pos, elem)
• insert(iterator_pos, n, elem)
• insert(iterator_pos, beg, end)
• clear()
• erase(beg, end)
• erase(iterator_pos)
• remove(elem) // 删除容器中所有与elem值匹配的元素

6. 数据存取

函数原型：

• front()
• back()

list本质是链表，不是用连续线性空间存储数据，迭代器也不支持随机访问

it++;
it--; // 支持双向
it = it + 1 // 错误， 不支持随机访问

7. 反转和排序

函数原型：

• reverse() // 反转列表
• sort(); // 算法链表排序, 成员函数，而不是全局函数

list l;
// 所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以使用标准算法排序
// 不支持随机访问迭代器的容器， 类内部会提供对应一些函数
l.sort();  // 升序
// 降序
bool myCompare(int v1, int v2)
    return v1 > v2;
l.sort(myCompare)

8. 排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则： 按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

void creatList(list& L) {
	Person p1("A", 12, 175);
	Person p2("B", 10, 175);
	Person p3("C", 17, 175);
	Person p4("D", 11, 175);
	Person p5("A", 12, 176);
	Person p6("A", 11, 185);
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);
	
	for (list::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄： " << it->m_Age << " 身高：" << it->m_Height << endl;
	}
}
bool comparePerson(Person& p1, Person& p2) {
	if (p1.m_Name == p2.m_Name) {
		if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
			return p1.m_Height > p2.m_Height;
		}
		else {
			return p1.m_Age > p2.m_Age;
		}
	}
	return p1.m_Name > p2.m_Name;
}
int main() {
	list L;
	creatList(L);
	L.sort(comparePerson); // 指定排序规则
	for (list::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄： " << it->m_Age << " 身高：" << it->m_Height << endl;
	}
	return 0;
}

总结：使用自定义类型时，要给sort指定排序规则

3.8 set/multiset 容器 集合容器

1. set/multiset基本概念

简介：所有元素都会在插入时 自动被排序

本质：

• set/multiset 属于 关联式容器， 底层结构是用 二叉树 实现

set 和 multiset 的区别：

• set不允许容器中有重复的元素
• multiset允许容器中有重复的元素

2. 构造和赋值

构造：

• set st;
• set(const set &st)

赋值：

• set& operator=(const set &st)

插入：

• insert(elem)

set s;
s.insert(1);

3. set 大小和交换

• size()
• empty()
• swap(st)

4. 插入和删除

• insert(elem);
• clear();
• erase(pos)
• erase(beg, end)
• erase(elem)

5. 查找和统计

• 对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

• find(key) // 查找key，若存在返回该key的元素迭代器，若不存在，返回set.end()
• count(key) // 统计key的个数

s.find(1);
s.count(1);

6. set和multiset

都包含在#include头文件中

区别：

• set不可以插入重复数据， 而multiset可以
• set插入数据的同时会 返回插入结果，表示插入是否成功
• multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据

set s;
pair::iterator, bool> ret = s.insert(1); // 对组
ret.second;

7. pair 对组创建

• 成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

• pair p (value1, value2)
• pair p = make_pair(value1, value3)

pair p ("Tom", 20);
// 获取元素
pair.first; pair.second;
pair p = make_pair("Tom", 20);

8. 改变set的排序规则

利用 仿函数，可以改变排序规则。

仿函数： 重载了函数调用运算符()， 本质上是一个类型

// 内置类型指定排序规则
class MyCompare {
public:
	bool operator()(int v1, int v2) const {   // 注意vs2019 重载（）要加const 
		return v1 > v2;
	}
};

int main() {
	// 指定排序规则  在插入数据之前
	sets2;
	s2.insert(10);
	s2.insert(20);
	s2.insert(0);
	s2.insert(50);
	s2.insert(14);
	//printSet(s2);
	return 0;
}

// 自定义数据类型指定排序规则
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};
class MyCompare {
public:
	bool operator()(Person p1, Person p2) {   // 注意vs2019 重载（）要加const 
		return p1.m_Age > p2.m_Age;
	}
};

int main() {
	// 自定义数据类型 利用仿函数都会指定排序规则
	set s1;
	// 创建Person对象
	Person p1("刘备", 42);
	Person p2("司马", 54);
	Person p3("曹操", 48);
	Person p4("孙权", 21);
	
	s1.insert(p1);
	s1.insert(p2);
	s1.insert(p3);
	s1.insert(p4);
	return 0;
}
// 该代码g++编译没有问题， vs2019报错

3.9 map/multimap 容器 高性能 高效率

1. map的基本概念

• map中所有元素都是pair
• pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用， 第二个元素为value(实值)
• 所有元素都会根据 元素的键值 自动排序

本质：

• map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

优点：

• 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：

• map不允许容器有重复key值元素
• multimap允许容器中有重复key值元素

2. map构造和赋值操作

函数原型：

构造：

• map mp; // map默认构造函数
• map(const map &mp)；

赋值：

• map& operator=(const map &mp)

void printMap(const map& m) {
	for (map::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
		cout << " 键："<< it->first << "值：" << it->second << endl;;
	}
}

int main() {
	map m;    // map与set都是需要用set进行插入数值，原因二叉树结构的关联容器
	m.insert(pair(1, 10));  //  使用匿名队组
	printMap(m);
    map m2(m);
    printMap(m);
    mapm3;
    m3 = m2;
	return 0;
}

3. map的容器大小 和交换

函数原型：

• size()
• empty()
• swap(mp)

4. map的插入和删除

函数原型：

• insert(elem)
• clear()
• erase(pos)
• erase(pos, beg, end)
• erase(key)

// 插入方式
map m;
// 第一种
m.insert(pair(1,10));
// 第二种
m.insert(make_pair(1,10));
// 第三种
m.insert(pair::value_type(3,30));
// 第四种, 不建议插入， 可以利用key访问value。
m[4] = 100;  // 重载了[]
// 第四种 容易出现的错误
cout << m[5] << endl; // 会默认生成一个key=5， value=0的元素

5.map查找和统计

函数原型：

• find(key); // 查找key是否存在， 不存在返回map.end()迭代器
• count(key);

6. map排序

利用仿函数，可以改变排序规则

7. 案例

4、函数对象

4.1 概念：

• 重载函数调用操作符()的类，其对象常称为函数对象
• 函数对象使用重载的() 时，行为类似函数调用，也叫 仿函数

本质：

函数对象（仿函数）是一个类，不是一个函数。

4.2 函数对象使用

特点：

• 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可有参数，可有返回值
• 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
• 函数对象可以作为参数传递

class MyAdd {
public: 
	MyAdd() {
		this->m_count = 0;
	}
	int operator()(int v1, int v2){  // 有参数有返回值
		this->m_count++;
		return v1 + v2;
	}
	int  m_count; //自己的状态 统计次数
};
int main() {
	MyAdd myadd;
	int i = myadd(3, 5);
	cout << i << endl;
	cout << myadd.m_count << endl;
	return 0;
}

4.3 谓词 Pred

概念：

• 返回 bool类型 的仿函数称为谓词
• 如果operator() 接受 一个参数，那么叫做 一元谓词
• 如果operator() 接受两个参数，那么叫做 二元谓词

class GreaterFive{  // 一元谓词
public:
	bool operator()(int val){
		return val>5;
	}	
};

class Compare{
public:
    bool operator()(int v1, int v2){
		return v1 > v2
    }
}


int main(){
    vector v;
    for(int i=0; i<10; i++){
		v.push_back(rand()%15);
    }
    // 1、使用一元谓词
    // find_if 返回迭代器
    vector::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive()); // GreaterFive()匿名对象，()时调用了重载的（）
    // 2、使用二元谓词
    sort(v.begin(), v.end(), Compare());//注意这里传入的是函数对象，set 是作为模板实现传入
	return 0;
}

4.4 内联函数对象 functional

概念： STL内建了一些函数对象

分类：

• 算术仿函数
• 关系仿函数
• 逻辑仿函数

用法：

• 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
• 使用内建函数对象，需要引入头文件#include

算术仿函数 :

• 实现四则运算

• 其中negate是一元运算

仿函数原型：

• template T plus // 加法仿函数 注意只需要一个模板类型参数，两个会报错
• template T minus // 减法仿函数
• template T multiplies // 乘法仿函数
• template T divides // 除法仿函数
• template T modules // 取模仿函数
• template T negate // 取反仿函数， 一元运算

#include
negate n;
n(5);
plus p; // 二元谓词也只传入一个模板类型参数
p(3,5);  

关系仿函数

仿函数原型：

• template bool equal_to
• template bool not_equal_to
• template bool greater
• template bool greater_equal
• template bool less
• template bool less_euqal

sort(beg, end, greater())

逻辑仿函数

仿函数原型：

• template bool logical_and
• template bool logical_or
• template bool logical_not

logical_not n;

5、常用算法

概述：

• 算法主要由头文件

• 是STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改等

• 体积很小，只包括几个在序列上进行简单数学运算的模板函数

• 定义了一些模板类，用以声明函数对象

5.1 常用的遍历算法

算法简介：

• for_each() // 遍历容器

• transform // 搬运容器到另一个容器

函数原型：

for_each(iterator beg, iterator end, _func) 第四个参数是普通函数或者仿函数，提供了一种伴随操作的方法

// for_each(beg, end, 普通函数或者仿函数)
#include

void printVector(const int &val) {
	cout << val << " ";
}

class PrintVector {
public:
	void operator()(int val) {
		cout << val << " ";
	}
};

int main(){
	vector v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(rand()%21+10);
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), printVector); // 注意这里是调用函数 因此只写函数名代表函数地址
	cout << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), PrintVector()); // 注意这里是仿函数
	cout << endl;
	return 0;
}

函数原型：

transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func) 第四个参数函数或者仿函数

// transform
class Transform{
public: 
	int operator()(int val) {
		return val;
	}
};

int main(){
	vector v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(rand()%21+10);
	}

	vector target;
	target.resize(v.size()); // 目标容器要提前开辟空间， 否则会报错
	transform(v.begin(), v.end(), target.begin(), Transform());
	return 0;
}

5.2 常用的查找算法

• find // 查找元素
• find_if // 按条件查找元素
• adjacent_find // 查找相邻的重复元素
• binary_search // 二分查找
• count // 统计元素个数
• count_if // 按条件统计元素个数

1. find

函数原型：

• find(iterator beg, iterator end, value) // 按条件查找元素，找到返回指定位置迭代器， 找不到返回结束迭代器位置

// 查找自定义类型， 要在类内重载==关系运算符
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	bool operator==(const Person& p) {
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) {
			return true;
		}
		else {
			return false;
		}
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

int main(){
	vector v;
	Person p1("Tome", 13);
	Person p2("Tome", 3);
	Person p3("Tome", 213);
	Person p4("Tome", 113);
	
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	vector::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);  // 要给自定义类型重载比较运算

	return 0;
}

2. find_if

函数原型：

find_if(beg, end, _Pred)

3. adjacent_find

• 查找相邻重复元素

函数原型：

• adjacent_find(iterator beg, iterator end); // 返回相邻元素的第一个元素的迭代器

vector:: iterator pos = adjacent_find(v.begin(), v.end());

4. binary_search

• 查找指定元素是否存在，返回值是bool类型，不是迭代器。效率较高
• 必须在 有序 序列中使用，无序序列中不可用

函数原型：

• bool binary_search(iterator beg, iterator end, value)

  返回true或者false

5. count

统计元素个数

函数原型：

• count(iterator beg, iterator end, value)

  返回统计元素出现的次数

6. count_if

按条件统计元素个数

函数原型：

• count(iterator beg, iterator end, _Pred)

  返回统计元素出现的次数

5.3 常用的排序算法

算法简介：

• sort() // 对容器内元素进行排序
• random_shuffle // 洗牌， 指定范围内的元素随机调整次序
• merge // 容器元素合并，并存储到另一个容器中
• reverse // 反转指定范围的元素

1. sort

对容器内元素进行排序

函数原型：

• sort(iterator beg, iterator end, _Pred)

2. random_shuffle

洗牌 指定范围内元素随机排序

函数原型：

• random_shuffle(iterator beg, iterator end)

  可以使用随机种子srand((unsigned int)time(nullptr));

3. merge

两个有序序列合并成一个有序序列，并存储到另一个容器,

函数原型：

• merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest_beg)

4. reverse

对容器内元素进行反转

函数原型：

• reverse(iterator beg, iterator end);

  反转指定范围的元素

reverse(v.begin(), v.end()); // 可以用在字符串反转中

5.4 常用的拷贝和替换算法

算法简介：

• copy //容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器
• replace ：//容器内指定旧元素，替换为新元素
• replace_if//容器内指定范围的旧元素，满足条件的替换为新元素
• swap // 互换两个容器的元素

1. copy 可以用赋值=来替代

函数原型：

• copy(iterator beg, iterator end, iterator dest)

  copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin()); // 目标容器要提前开辟空间
  

2. replace

函数原型：

• replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue)

replace(v.begin(), v.end(), 1, 2);

3. replace_if

按条件替换，区间内满足条件的替换为新元素

函数原型：

• replace_if(iterator beg, iterator end, _Pred, newvalue)

利用仿函数可以灵活筛选满足条件

4. swap

互换两个相同类型容器中的元素

函数原型：

• swap(container c1, container c2);

5.5 常用的算术生成算法

头文件#include

算法简介：

• acccumulate // 计算容器元素累计和
• fill // 向容器中添加元素

1. accumulate

计算区间内元素累计总和

函数原型：

• accumulate(iterator beg, iterator end, value)

  value : 起始的累加值

int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

2. fill

向容器中填充指定的元素

函数原型：

• fill(iterator beg, iterator end, value)

  value 填充值

5.6 常用的集合算法

算法简介：

• set_intersection // 求两个容器的交集
• set_union // 求两个容器的并集
• set_difference //求两个容器的差集

1. set_intersection

求两个容器的交集

• set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest)

  交集放在目标容器中，目标容器需要提前开辟空间，因为是交集取最小的

  注意，该算法会返回交集末尾的迭代器。

dest.resize(min(v1.size,v2.size()))
vector::iterator iEnd = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), dest.begin());
// 输出 要用iEnd来作为dest的结束迭代器

2. set_union

求两个容器的并集， 要求两个集合必须是有序序列

• set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest)

  并集放在目标容器中，目标容器需要提前开辟空间，因为是并集，所以取两个容器之和

  同样要注意，要利用返回的迭代器来作为并集末尾的迭代器

3. set_difference

求两个集合的差集， 两个集合必须是有序序列

理解： v1, v2 v1中 不属于v1,v2 交集 的元素； v2中 不属于v1,v2 交集 的元素； 因此注意前后顺序

• set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest)

  交集放在目标容器中，目标容器需要提前开辟空间，取两个中最大的容器大小（个人感觉取前面的容器大小就行）

  同样要注意，要利用返回的迭代器来作为差集末尾的迭代器

枚举类

C++ 其他知识点

1、cin

注意类型匹配

int a; 
cin >> a; // 如果键盘输入的是字母， 则a=0。

2、随机数

// 随机数种子
#include 
srand((unsigned int)time(NULL));
rand()

3、system

system("pause"); // 请按任意键继续
system("cls")； // 清屏操作

4、彩色字体输出

cout << "\033[1;33m" << "输出内容" << "\033[0m" << endl;

5、C++编译

使用g++命令编译c++文件而不是gcc