C++初阶之类和对象

C++面向对象的三大特点：封装、继承和多态。C++认为万事万物均为对象，对象上有其属性和行为。

1、封装

封装为C++面向对象三大特性之一
封装的意义
意义1、将属性和行为作为一个整体表现事物

语法： class 类名{访问权限：属性/行为}；

我们可以通过一个类实例化一个对象

 class Circle
 {
 public:
 	m_r;
 }；
 void main()
 {
 	Circle c1;
 	c1.m_r=10;
 }

类中的行为和属性，我们统称为成员。 属性我们一般称为成员属性、成员变量；行为我们一般称为成员函数、成员方法。
意义2、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

名称	权限
公有权限 Public	类内类外均可访问
保护权限 Protected	类内可以访问，类外访问不到 （儿子可以访问父类中的保护内容）
私有权限 Privat	类内可以访问，类外访问不到 （儿子不可以访问父类中的私有内容）

这里的儿子、父亲为友元那里的内容，后续博主会更新到。

struct和class的区别

唯一的区别在于默认访问权限不同。
struct默认访问权限为公共权限，class默认访问权限为私有权限	

2、对象的初始化和清理

2.1 构造函数和析构函数

构造函数主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无需手动调用。
析构函数主要作用是对象销毁前系统自动调用，执行析构函数进行清理工作。
构造函数语法：类名（）{}

析构函数语法：~类名（）{}
构造函数与析构函数的特点：
1、构造、析构函数没有返回值也不用写void
2、构造、析构函数名称与类名相同，析构函数在名称前加 ~
3、构造函数可以有参数，可以重载；析构函数不可以有参数，不可重载
4、程序在调用对象时、销毁对象前会自动调用构造、析构函数，无需手动调用，而且只会调用一次。如果编写程序时没有提供构造析构函数，编译器会提供一个空实现的构造析构函数。

2.2 构造函数的分类及调用

构造函数有两种分类方式：

按参数分类：有参构造和无参构造（默认构造）
按类型分类：普通构造和拷贝构造

拷贝构造函数作用是将传入对象身上的属性拷贝到自身属性。语法： 类名（const 类名&对象）{} 除拷贝构造以外其余均为普通构造。

#include

class Person
{
public:
	int m_age;
	Person(int age)
	{
		this->m_age =age ;
		cout<<"调用有参构造函数"<<endl;
	}
	Person(const Person &p1)	//拷贝函数语法
	{
		this->m_age =p1.m_age  ;
		cout<<"调用拷贝构造函数"<<endl;
	}

};
int main()
{	
	
	Person p1(10);
	Person p2(p1);
	system ("pause");
	return 0;
}

构造函数的三种调用方式：

括号法
显示法
隐式转换法

括号法
Person p1;默认构造函数调用。调用默认构造时不要加（），否则编译器会认为是一个函数的声明
Person p2(10);有参构造函数调用
Person p3(p2);拷贝构造函数调用

显示法
Person p1;默认构造函数调用
Person p2=Person(10);有参构造函数调用
Person p3=Person(p2);拷贝构造函数调用

注意：p2=Person(10)中的Person(10)单独写为匿名对象，它的特点是：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象。
不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象，编译器会认为Person(p2)==Person p2；

隐式转换法
Person p1;默认构造函数调用
Person p2=10;即：p2=Person(10)有参构造函数调用
Person p3=p2;即：p3=Person(p2)拷贝构造函数调用

2.3 拷贝构造函数的调用时机

1、使用一个已经创建完的对象来初始化一个新对象；
2、值传递方式给函数参数传值
3、以值方式返回局部对象

2.4 构造函数的调用规则

默认情况下，C++编译器至少给一个类添加3个函数即：默认构造函数、默认析构函数、默认拷贝构造函数（对属性进行值拷贝）
如果用户定义了有参构造函数，C++不提供无参构造函数，提供默认拷贝构造函数；如果用户提供了了拷贝构造函数，C++不提供其他构造函数。

2.5 深拷贝与浅拷贝

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作（会带来堆区内存重复释放的问题）

深拷贝：在堆区申请空间，重新进行拷贝操作

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）……{}

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，在构造时对象成员类的对象，再构造自身，析构顺序与之相反。

2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加static，其分别称为静态成员变量和静态成员函数。
静态成员变量的特点：
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
静态成员函数特点：
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
静态成员的两种访问方式：
1、通过对象访问 p.m_a;
2、通过类名访问 Person::m_a;
静态成员也有访问权限，类外访问不到私有静态成员。

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

只有非静态成员变量才属于类的对象上。C++编译器会给每一个空对象也分配一个字节的空间，是为了区分空对象占内存的位置。即：每个空对象都有独一无二的内存地址。

3.2 this指针

this指针本质为指针常量。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。是隐含在每一个非静态成员函数内的一种指针，它不需要定义，直接使用即可。
用途：
1、当形参和成员变量重名时，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，可用 return *this;

3.3 空指针访问成员函数

C++中空指针可调用成员函数，但要注意有没有用到this指针，如果用到this指针，需要注意代码的健壮性。可在成员函数里加if (this==NULL){return;}

3.4 const修饰成员函数

常函数：成员函数后加const，常函数内不可修改成员属性。但是成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依旧可以修改。常对象只能调用常函数。

4、友元

友元的关键字friend
友元的实现：全局函数做友元，类做友元，成员函数做友元

5、运算符重载

运算符重载的概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予另一种功能，以适应不同的数据类型。

加号运算符重载
左移运算符重载
递增运算符重载
赋值运算符重载
关系运算符重载
函数调用运算符重载

6、继承

面向对象三大特性之一
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，父类也成为基类。

6.1 继承方式

继承方式有三种：公有继承、保护继承、私有继承

6.2 继承中的对象模型

父类中的所有非静态成员属性都会被子类继承，父类中的私有成员属性是被编译器给隐藏了，一次访问不到，但是确实被继承下去了。

6.3 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。其顺序是：先构造父类，在构造子类，析构顺序与构造顺序相反。

6.4 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，访问到父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。s.m_a;
访问父类同名成员，需要加作用域。s.Base::m_a;

6.5 继承同名静态成员处理方式

问题：当子类与父类出现同名的静态成员，如何通过子类对象，访问到父类或父类中同名的数据呢？

通过子类对象，访问到父类或父类中同名的静态成员变量
再次回顾静态成员变量的特点：

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

静态成员变量有两种访问方式：1、通过对象访问；2、通过类名访问。
通过对象访问

通过类名访问

cout<<"Bsae 下 m_a"<<Son::Base::m_a<<endl;

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的成员变量
通过子类对象，访问到父类或父类中同名的静态成员函数

6.6 多继承语法

C++中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……{}；
多继承中如果父类出现同名情况，子类使用时要加作用域。

6.7 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这两个派生类，
这种继承被称为菱形继承或者钻石继承

下面是一个典型的菱形继承的例子

动物

羊

驼

羊驼

当菱形继承，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
相同的数据只要有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，造成的资源浪费问题又该如何解决？
利用虚继承解决菱形继承的问题
在继承前 加上关键字virtual变成虚继承
Animal类称为虚基类

class Sheep: virture public Animal{}; 
class Tuo: virture public Animal{}; 
class SheepTuo: public Sheep{},public Tuo{}; 

7、多态

面向对象三大特性之一
多态分为静态多态和动态多态两类。函数重载和运算符重载属于静态多态，派生类和虚函数实现运行时多态为动态多态。
两者的区别：静态多态的地址早绑定，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。
动态多态要满足条件：1、有继承关系；2、子类重写父类虚函数
动态多态的使用：让父类的指针或者引用执行子类对象。
引用调用

class Animal
{
public:
   virtual void speak(){}
};
class Cat:public Animal
{
public:
    void speak()
   {
   	cout<<"猫在说话"<<endl;
   }
};
void Speak(Animal &animal)  // Animal &animal=cat
{
   animal.speak();
}
void main()
{
   Cat cat;
   Speak(cat);
}

指针调用

class Animal
{
public:
	virtual void speak(){}
};
class Cat:public Animal
{
public:	 
	 void speak()
	{
		cout<<"猫在说话"<<endl;
	}
};

void main()
{
	Animal *animal=new Cat;	
	animal ->speak ();
}

当父类没有虚函数时，Animal类内部结构 字节长度为1
当父类有虚函数时，Animal类内部结构 字节长度为4（指针）

class Animal
{
	virtual void speak()
	{
		cout<<"动物在说话"<<endl;
	}
};

子类不发生重写

子类发生重写父类虚函数
子类中的虚函数表 内部会替换成子类的虚函数地址

多态的优点：

组织结构清晰
可读性强
对于前期和后期扩展和维护性高

7.1 纯虚函数和抽象类

7.2 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不会调用到子类的析构函数，会出现内存泄露情况。

解决方案： 将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构