C++的类和对象

目录

C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态

封装

构造函数和析构函数

构造函数的分类与调用

深拷贝与浅拷贝

类对象作为类成员

静态成员

成员变量和成员函数是分开存储的

const修饰成员函数

友元

运算符重载

继承

多态

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C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态

C++认为万事万物皆可为对象，对象有其属性和行为

具有相同性质的对象，可以抽象为类

封装

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

• public：公共权限，类内可访问、类外可访问，
• protected：保护权限，类内可访问、类外不可访问，儿子可以访问父亲的保护内容
• private：私有权限，类内可访问、类外不可访问，儿子不可以访问父亲的私有内容

struct和class的区别在于

• struct的默认权限是public
• class的默认权限是private

成员属性一般设置为私有，好处是

• 可以自己控制读写权限
• 对于写，可以检测数据的有效性

构造函数和析构函数

• 构造函数：主要用于创建对象时为成员属性赋值，由编译器自动调用
• 析构函数：主要用于对象销毁前的自动调用，执行一些清理工作

构造函数：类名(参数) {}

• 没有返回值，也不写void
• 函数名称与类名相同
• 构造函数可以有参数，可以重载
• 程序在创建对象的时候会自动调用构造函数，而且只会调用一次

析构函数：~类名() {}

• 没有返回值，也不写void
• 在构造函数名字前面加上“~”
• 不可以有参数，不会有重载的情况
• 在对象销毁前自动调用，而且只会调用一次

构造函数的分类与调用

• 按参数分为：有参构造、无参构造
• 按类型分为：普通构造、拷贝构造（传入对象）
• 三种调用方法：括号法、显示法、隐式转换法

括号法：

• Person p1;      //默认构造函数调用
• Person p2(10);      //有参构造函数
• Person p3(p2);      //拷贝构造函数
• 调用默认构造函数时，不要加()，若添加会被编译器认为是一个函数的声明

显示法：

• Person p1;      //默认构造函数调用
• Person p2 = Person(10);      //有参构造函数
• Person p3 = Person(p2);      //拷贝构造函数
• 形如Person(10)的对象，称为匿名对象，当前行执行后系统会自动回收

隐式转换法：

• Person p4 = 10;     //有参构造函数
• Person p5 = p4;      //拷贝构造函数

拷贝构造函数的调用时机通常有：

• 使用一个已经创建好的对象来初始化一个新对象
• 值传递的方式给函数参数传值（拿到传入的参数会进行拷贝）
• 以值方式返回局部对象（局部函数return出来的其实是拷贝数据）

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
• 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的问题

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
• 当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
• 析构时先析构自身，再析构类对象

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

• 所有对象共享一份数据
• 在编译阶段分配内存
• 类内声明，类外初始化
• 可以直接通过类名访问

静态成员函数

• 所有对象共享一个函数
• 静态成员函数只能访问静态成员变量
• 可以直接通过类名访问
• 可以访问静态成员变量，不可以访问非静态成员变量

成员变量和成员函数是分开存储的

• 空对象占用空间为：1
• 只有非静态成员变量属于类的对象上
• 其他成员不属于类的对象上

非静态成员函数如何区分哪个对象调用自己？通过this指针解决

this指针指向被调用的成员函数所属的对象，常见用途：

• 当形参和成员变量同名，可用this指针来区分
• 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this

const修饰成员函数

常函数

• 成员函数前加上const后，我们称其为常函数
• 常函数内不可以修改成员属性
• 成员属性声明时加关键字mutable，在常函数中依然可以修改

常对象

• 声明对象前加上const，我们称其为常对象
• 常对象只能调用常函数

友元

• 友元的目的是让一个函数或者类访问另一个类中的私有成员
• 友元的关键字为friend

友元函数的三种实现

• 全局函数做友元
• 类做友元
• 成员函数做友元

运算符重载

• 定义：对已有运算符重新定义，赋予另一种功能，以适应不同的数据类型
• 成员函数重载，本质是p1.operator(p2)
• 全局函数重载，本质是operator(p1,p2)
• 左移运算符<< 只能利用全局运算符重载，配合友元可以实现输出自定义数据类型

ostream & operator<<(ostream& out,Person p){
    out << "a:" << p.m_a << "b:" << p.m_b ;
    return out;
}

• 自增运算符++ 分为前置和后置，重载实现如下

    //重载前置++
	MyInteger& operator++() {
		m_num++;
		return *this;  
	}

	//重载后置++
	//int是占位参数，用于区分前置后置
	MyInteger& operator++(int) {
		MyInteger temp = *this;
		m_num++;
		return temp;
	}

• 赋值运算符= 重载实现

Person& operator=(Person &p){
    //编译器提供的是浅拷贝，在析构时会出现问题
    //应该先判断是否有属性在堆区，如果有先释放再深拷贝
    if(m_Age != NULL){
        delete m_Age;
        m_Age = NULL;
    }

    //深拷贝
    m_Age = new int(*p.m_Age);

    //返回对象本身
    return *this;
}

• 关系运算符重载
• 函数调用运算符重载（仿函数，可以实现匿名对象调用）

继承

• 好处：减少重复代码
• 语法：class 子类 : 继承方式 父类
• 子类也称派生类，父类也称基类

成员属性的继承

• 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，因此访问不到，但确实是继承下去了的

构造与析构顺序

• 先构造父亲，后构造儿子；析构相反

同名成员处理

• 如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域 Base::

多继承语法

• 语法：class 子类: 继承方式 父类1 , 继承方式 父类2
• 当父类中出现同名成员，需要加作用域区分

菱形继承

• 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
• 二义性、数据冗余、使用不便

虚继承 virtual

• 采用虚继承可以解决菱形继承问题
• 虚继承后，继承类只会存储vbptr，意为虚基类指针，指向的是虚基类表
• 虚基类表中存储了被继承类的地址偏移量
• 通过这一偏移量，可以拿到被继承类中的数据

多态

• 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

两种多态的区别

• 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

动态多态满足条件

• 有继承关系
• 子类重写父类的虚函数

动态多态的使用

• 父类指针或引用指向子类对象

动态多态的原理

 多态的好处

• 组织结构清晰
• 可读性强
• 利于扩展和维护

纯虚函数

• 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：virtual 返回值类型 函数名 (参数列表) = 0;
• 当类中有了纯虚函数，该类也被称为抽象类

抽象类

• 抽象类无法实例化对象
• 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也是抽象类

虚析构

• 可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
• 如果子类中没有堆区数据（new），可以不写虚析构

纯虚析构

• virtual ~类名() = 0;
• 需要在类外实现
• 有纯虚析构的函数也是抽象类，无法实例化对象