c++核心编程
文章目录
- 1 c++核心编程
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- 1.1 内存分区模型
- 1.2 程序运行前
- 1.3 程序运行后
- 1.4 new 操作符
- 2 引用
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- 2.1 引用的基本使用
- 2.2 引用注意事项
- 2.3 引用作函数参数
- 2.4 引用作函数返回值
- 2.5 引用的本质
- 2.6 常量引用
- 3 函数提高
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- 3.1 函数默认参数
- 3.2 函数占位参数
- 3.3 函数重载
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- 3.3.1 函数重载概述
- 3.3.2 函数重载注意事项
- 4 类和对象
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- 4.1 封装
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- 4.1.1 封装的意义
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- 案例1：设计一个圆类
- 案例2：设计一个学生类
- 4.1.2 struct 和 class 区别
- 4.1.3 成员属性设置为私有
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- 案例1：设计立方体类
- 案例2点：和圆的关系
- 4.2 对象的初始化和清理
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- 4.2.1 构造函数和析构函数
- 4.2.2 构造函数的分类及调用
- 4.2.3 拷贝构造函数调用时机
- 4.2.4 构造函数的调用规则
- 4.2.5 深拷贝与浅拷贝
- 4.2.6 初始化列表
- 4.2.7 类对象作为类成员
- 4.2.8 静态成员
- 4.3 c++对象模型和 this 指针
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- 4.3.1 成员变量和成员函数分开存储
- 4.3.2 this 指针概念
- 4.3.3 空指针访问成员函数
- 4.3.4 const 修饰成员函数
- 4.4 友元
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- 4.4.1 全局函数做友元
- 4.4.2 类做友元
- 4.4.3 成员函数做友元
- 4.5 运算符重载
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- 4.5.1 加号运算符重载
- 4.5.2 左移运算符重载
- 4.5.3 递增运算符重载
- 4.5.4 赋值运算符重载
- 4.5.5 关系运算符重载
- 4.5.6 函数调用运算符重载
- 4.6 继承
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- 4.6.1 继承的基本语法
- 4.6.2 继承方式
- 4.6.3 继承中的对象模型
- 4.6.4 继承中构造和析构顺序
- 4.6.5 继承同名成员处理方式
- 4.6.6 继承同名静态成员处理方式
- 4.6.7 多继承语法
- 4.6.8 菱形继承
-
- 案例：羊驼（草泥马）
- 4.7 多态
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- 4.7.1 多态的基本概念
- 4.7.2 多态的原理剖析
- 4.7.3 案例1：计算器类
- 4.7.4 纯虚函数和抽象类
- 4.7.5 案例2：制作饮品
- 4.7.6 虚析构和纯虚析构
- 4.7.7 案例3：电脑组装
- 5 文件操作
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- 5.1 文本文件
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- 5.1.1 写文件
- 5.1.2 读文件
- 5.2 二进制文件
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- 5.2.1 写文件
- 5.2.2 读文件
1 c++核心编程
只要针对 c++ 面向对象编程技术，探讨 c++ 的核心和精髓
1.1 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：
- 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
- 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
- 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
- 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。
1.2 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，分为两个区域：
- 代码区：
- 存放 CPU 执行的机器指令
- 代码区是 共享 的，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
- 代码区是 只读 的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
- 全局区：
- 全局变量和静态变量存放在此
- 全局变量包含了常量区，字符串常量和其他常量也存放在此
- 该区域的数据在程序结束后由操作系统释放
全局区：
1. 全局变量: 函数体外定义
2. 静态变量: static 关键字
3. 常量： 字符串常量
const 修饰的全局变量（全局常量）
不在全局区中：
1. 局部变量
2. const 修饰的局部变量（局部常量）
//全局变量
int g_a = 10, g_b = 20;
//const 修饰的全局变量——全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 20;
int main()
{
//普通局部变量
int a = 10, b = 20;
cout << "局部变量 a 的地址：" << (int)&a << endl;
cout << "局部变量 b 的地址：" << (int)&b << endl;
//全局区：全局变量，静态变量，常量
//全局变量
cout << "全局变量 g_a 的地址：" << (int)&g_a << endl;
cout << "全局变量 g_b 的地址：" << (int)&g_b << endl;
//静态变量，在普通变量前加 static ，属于静态变量
static int s_a = 10, s_b = 20;
cout << "静态变量 s_a 的地址：" << (int)&s_a << endl;
cout << "静态变量 s_b 的地址：" << (int)&s_b << endl;
//常量
//字符串常量
cout << "字符串常量的地址为；" << (int)&"Hello World !" << endl;
//const 修饰的变量
//const 修饰的全局变量
cout << "全局常量 c_g_a 的地址为：" << (int)&c_g_a << endl;
cout << "全局常量 c_g_b 的地址为：" << (int)&c_g_b << endl;
//const 修饰的局部变量
const int c_l_a = 10, c_l_b = 20; //c-const, g-global(全局), l-local(局部)
cout << "局部常量 c_l_a 的地址为：" << (int)&c_l_a << endl;
cout << "局部常量 c_l_b 的地址为：" << (int)&c_l_b << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结：
- c++ 中在程序运行前分为全局区和代码区
- 代码区特点是：共享和只读
- 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
- 常量区中存放 const 修饰的 全局变量 和 字符串常量
1.3 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： 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(int b) //形参数据也会放在栈区
{
b = 1000;
int a = 10; //局部变量，存放在栈区，栈区的数据在函数执行完后自动释放
return &a; //
}
int main()
{
int *p = func(1);
//非法操作，内存已经被释放
cout << *p << endl; //10，第一次可以打印正确，是因为编译器做了保留
cout << *p << endl; //2023737872，第二次这个数据就不再保留了
system("pause");
return 0;
}
- 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在堆区开辟内存
int *func()
{
//利用 new 关键字，可以将数据开辟到堆中
//指针 本质也是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆区
int *p = new int(10);
return p;
}
int main()
{
int *p = func();
cout << *p << endl; //10
cout << *p << endl; //10
cout << *p << endl; //10
system("pause");
return 0;
}
总结：
堆区数据由程序员开辟和释放；
利用
new关键字可以创建堆区的数据，创建好后，不是返回数据本身，而是返回的是数据的地址！
1.4 new 操作符
语法：new 数据类型
利用 new 关键字创建的数据，会返回该数据对应的数据类型的指针
堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete
//1. new 的基本语法
int *func()
{
//在堆区创建整型数据
//new 返回的是 该数据类型的指针
int *p = new int(10);
return p;
}
void test01()
{
//堆区的数据，由程序员管理开辟和释放
int *p = func();
cout << *p << endl; //10
delete p;
//非法操作，内存已被释放，会报错
//cout << *p << endl;
}
//2. 在堆区利用 new 开辟数组
void test02()
{
int *arr = new int[10]; //10代表数组有10 个元素
for(int i = 0; i < 10; i++)
arr[i] = i + 100;
for(int i = 0; i < 10; i++)
cout << arr[i] << " "; //100 101 102 103 104 105 106 107 108 109
cout << endl;
//释放堆区数组,要加 [ ] 才可以
delete[] arr;
}
2 引用
2.1 引用的基本使用
语法：数据类型 &别名 = 原名
int a = 10;
int &b = a;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
b = 100;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
a = 10, b = 10
a = 100, b = 100
2.2 引用注意事项
- 引用必须初始化
- 引用初始化后，不可以改变
- 引用必须引用一块合法的内存空间，要么是栈上的数据，要么在堆区，
int &a = 10 (错，10 在常量区)
int a = 10, b = 20;
//int &c; 错误，引用必须初始化
int &c = a; //一旦初始化后，不可以更改
cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << endl;
c = b; //这是赋值操作，不是更改引用
cout << "a = " << a << ", b = " << b << ", c = " << c << endl;
a = 10, b = 20, c = 10
a = 20, b = 20, c = 20
2.3 引用作函数参数
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： 可以简化指针修饰实参
总结： 通过引用参数产生的效果同地址传递，引用的语法更清晰简单
void swap01(int a, int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void swap02(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
void swap03(int &a, int &b) //此处的 a 是下面 a 的别名
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
swap01(a, b);
cout << "swap01 值传递： a = " << a << ", b = " << b << endl;
swap02(&a, &b);
cout << "swap02 地址传递： a = " << a << ", b = " << b << endl;
swap03(a, b); //引用传递，形参会修饰实参
cout << "swap03 引用传递： a = " << a << ", b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
swap01 值传递： a = 10, b = 20
swap02 地址传递： a = 20, b = 10
swap03 引用传递： a = 10, b = 20
2.4 引用作函数返回值
作用： 引用是可以作为函数的返回值存在的
用法： 函数调用作为左值
注意：不要返回局部变量引用
//不要返回局部变量的引用
int &test01() //返回值为 a 的别名
{
int a = 10; //局部变量存放在栈区
return a;
}
int &test02()
{
static int b = 20; //静态变量，存放在全局区，全局区的数据在程序结束后系统释放
return b;
}
int main()
{
int &ref01 = test01(); //用 ref01 去接收
//非法操作
cout << "ref01 = " << ref01 << endl; // ref01 = 10 第一次结果正确
cout << "ref01 = " << ref01 << endl; // ref01 = 2018888208 第二次结果错误,a的内存已被释放
int &ref02 = test02();
cout << "ref02 = " << ref02 << endl; //ref02 = 20
cout << "ref02 = " << ref02 << endl; //ref02 = 20
test02() = 1000; //如果函数的返回值是引用，这个函数调用可以作为左值
cout << "ref02 = " << ref02 << endl; //ref02 = 1000
cout << "ref02 = " << ref02 << endl; //ref02 = 1000
system("pause");
return 0;
}
2.5 引用的本质
本质：引用的本质在 c++ 内部实现是 一个指针常量——指针指向不可修改，指针指向的值可以修改
总结： c++ 推荐使用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了
void func(int &ref)
{
ref = 100; //ref 是引用，转换为 *ref = 100
}
int main()
{
int a = 10;
//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用一旦初始化，就不可更改（有 const 修饰）
int &ref = a;
ref = 20; //内部发现 ref 是引用，自动转换为 *ref = 20;
cout << "a = " << a << ", ref = " << ref << endl;
func(a);
cout << "a = " << a << ", ref = " << ref << endl;
system("pause");
return 0;
}
a = 20, ref = 20
a = 100, ref = 100
2.6 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
void showData(const int &val) //const 修饰形参，防止误操作
{
//val = 200; //会改变实参，不能修改
cout << "val = " << val << endl; //20
}
int main()
{
//int a = 10;
//int &ref = a;
//加上 const 之后，原名是编译器帮忙起好了
const int &ref = 10; //引用必须引用一块合法的内存空间
//ref = 20; 加上 const 之后，变为只读，不可修改
cout << "ref = " << ref << endl; //10
int b = 20;
showData(b);
cout << "b = " << b << endl; //20
system("pause");
return 0;
}
3 函数提高
3.1 函数默认参数
在 c++ 中，函数的形参列表中的形参量是可以有默认值的
语法：返回值类型 函数名 ( 参数 = 默认值){ }
注意事项：
-
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
-
声明和实现只能有一个有默认参数
//如果我们自己传入数据，就用自己的数据，如果没有，那么用默认值
int func1(int a, int b = 20, int c = 30) //b 有了参数，后面c 也必须有
{
return a + b + c;
}
//声明和实/现只能有一个有默认参数
//int func2(int a = 10, int b = 10); 报错
int func2(int a , int b);
int func2(int a = 10, int b = 20)
{
return a + b;
}
int main()
{
cout << func1(10, 30) << endl; //70
cout << func2(10, 20) << endl; //30
system("pause");
return 0;
}
3.2 函数占位参数
c++ 中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法：返回值类型 函数名( 数据类型 ){ }
在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术
//占位参数，还可以有默认参数
//int func(int a, int =10)
void func(int a, int)
{
cout << "This is func." << endl;
}
int main()
{
//func(10);
func(10, 10);
system("pause");
return 0;
}
3.3 函数重载
3.3.1 函数重载概述
作用： 函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足条件：
- 同一个作用域下
- 函数名称相同
- 函数参数 类型不同 或 个数不同 或 顺序不同
注意： 函数的返回值不可以作为函数重载的条件 ，即 void 类型
//函数重载的满足条件
//1. 同一个作用域下
//2. 函数名称相同
//3. 函数参数类型不同，或者 个数不同，或者 顺序不同
void func()
{
cout << ">>1. func 的调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << ">>2. func (int a) 的调用" << endl;
}
void func(double a)
{
cout << ">>3. func (double a) 的调用" << endl;
}
void func(int a, double b)
{
cout << ">>4. func (int a, double b) 的调用" << endl;
}
void func(double a, int b)
{
cout << ">>5. func (double a, int b) 的调用" << endl;
}
//函数的返回值不可以作为函数重载的条件,发生错误
//int func(double a, int b)
//{
// cout << ">>5. func (double a, int b) 的调用" << endl;
//}
int main()
{
func();
func(10);
func(3.14);
func(10, 3.14);
func(3.14, 10);
system("pause");
return 0;
}
>> 1. func 的调用
>> 2. func(int a) 的调用
>> 3. func(double a) 的调用
>> 4. func(int a, double b) 的调用
>> 5. func(double a, int b) 的调用
3.3.2 函数重载注意事项
- 引用作为重载条件
- 函数重载碰到函数默认参数 （ 应尽量避免函数重载有默认参数 ）
//1. 引用作为重载的条件
void func01(int &a) //int &a = 10; 引用必须是引用一块合法的内存空间，可以是栈上的数据，要么在堆上， 10 是常量，在常量区，不合法
{
cout << "func01(int &a) 的调用" << endl;
}
void func01(const int &a) //重载：类型不同。 const int &a = 10; 编译器做了优化，创建了一个临时的数据，a 指向临时的空间，合法
{
cout << "func01(const int &a) 的调用" << endl;
}
//2. 函数重载碰到默认参数
void func02(int a)
{
cout << "func02(int a) 的调用" << endl;
}
void func02(int a, int b = 10) //应尽量避免函数重载有默认参数
{
cout << "func02(int a,int b) 的调用" << endl;
}
int main()
{
int a = 10;
func01(a); //a 是变量，可读可写，调用 func(int &a)
func01(10); //10 是常量，调用 fun(const int &a)
//func02(10); 函数重载碰到默认参数，出现二义性，会报错，应尽量避免
system("pause");
return 0;
}
4 类和对象
c++ 面向对象的三大特性：封装、继承、多态
c++ 认为万事万物皆为对象，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……
具有相同属性的对象，我们可以抽象称为类，人属于人类，车属于车类
4.1 封装
4.1.1 封装的意义
- 将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事务
- 将属性和行为加以权限控制
类中的属性和行为，统称为成员
属性——成员属性 成员变量
行为——成员函数 成员方法
-
在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事务
案例1：设计一个圆类
描述：属性有半径，可以求出圆的周长
const double PI = 3.14;
//class 代表了设计一个类，类后面紧跟着的就是类名称
class Circle
{
//访问权限( 公共权限)
public:
int m_r; //属性——半径
double calculateZC() //行为——获取圆的周长
{
return 2 * PI * m_r;
}
};
int main()
{
//通过圆类，创建具体的圆（对象）
//实例化——通过一个类，创建一个对象的过程
Circle c1;
c1.m_r = 10; //给圆对象 的属性赋值
cout << "圆的周长：" << c1.calculateZC() << endl; //圆的周长：62.8
system("pause");
return 0;
}
案例2：设计一个学生类
描述：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
class Student
{
public:
//属性
string m_Name;
int m_Id;
//行为
void printStudent()
{
cout << "姓名：" << m_Name << " 学号：" << m_Id << endl;
}
//给姓名赋值
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
//给学号赋值
void setId(int id)
{
m_Id = id;
}
};
int main()
{
//实例化对象
Student s1;
s1.m_Name = "张三";
s1.m_Id = 101;
//行为——显示学生信息
s1.printStudent();
Student s2;
s2.m_Name = "李四";
s2.m_Id = 102;
s2.printStudent();
Student s3;
s3.setName("王五");
s3.setId(103);
s3.printStudent();
system("pause");
return 0;
}
姓名：张三 学号：101
姓名：李四 学号：102
姓名：王五 学号：103
-
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：
- public 公共权限——成员 在类内可以访问，类外可以访问
- protected 保护权限——成员 在类内可以访问，类外不可以访问 （ 儿子可以访问父亲中保护的内容 ）
- private 私有权限——成员 在类内可以访问，类外不可以访问 （ 儿子不可以访问父亲的私有内容 ）
class Person
{
//公共权限
public:
string m_Name;
//保护权限
protected:
string m_Car;
//私有权限
private:
int m_Password;
//类内
public: // protected、private 在类内可以访问，类外不可以访问
void func()
{
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main()
{
//类外
Person p1;
p1.m_Name = "李四";
//p1.m_Car = "奔驰"; //保护权限 内容，在类外访问不到
//p1.m_Password = 123; //私有权限 内容，在类外访问不到
system("pause");
return 0;
}
4.1.2 struct 和 class 区别
区别： 默认的访问权限不同
- struct —— 默认权限为公共
- class —— 默认权限为私有
//struct 默认权限是 公有 public
struct C2
{
int m_A;
};
//class 默认权限是 私有 private
class C1
{
int m_A;
};
int main()
{
C1 c1;
// c1.m_A = 100; 不可以访问，为私有
C2 c2;
c2.m_A = 100; //可以访问，struct 默认权限是 公有
system("pause");
return 0;
}
4.1.3 成员属性设置为私有
优点：
- 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限
- 对于写权限，可以检测数据的有效性
class Person
{
public:
//设置姓名
void setName(string name)
{
m_Name = name;
}
//获取姓名
string getName()
{
return m_Name;
}
//获取年龄 可读可写（如果想要修改，年龄范围必须是 0~150之间）
int getAge()
{
//m_Age = 0;
return m_Age;
}
//设置年龄
void setAge(int age)
{
if( age < 0 || age>150 )
{
m_Age = 0;
cout << "输入有误！" << endl;
return; //退出函数
}
m_Age = age;
}
//设置情人
void setLover(string lover)
{
m_Lover = lover;
}
private: //私有
string m_Name; //可读可写
int m_Age; //只读
string m_Lover; //只写
};
int main()
{
Person p;
p.setName("张三"); //可写
cout << "姓名：" << p.getName() << endl; //可读
//p.m_Age = 18;
//p.getAge(18); 年龄——只读，不可写
p.setAge(1000);
cout << "年龄：" << p.getAge() << endl;
p.setLover("苍井");
//cout << "情人：" << p.m_Lover << endl; 不可读
system("pause");
return 0;
}
案例1：设计立方体类
描述：设计立方体类（ Cube ），求出立方体类的面积和体积
分别用 全局函数 和 成员函数 判断两个立方体类是否相等
class Cube
{
private:
//属性——尽量设置私有
int m_L;
int m_W;
int m_H;
public:
//行为
//设置长宽高
void setData(int l, int w, int h)
{
m_L = l;
m_W = w;
m_H = h;
}
//获取长宽高
int getDataL()
{
return m_L;
}
int getDataW()
{
return m_W;
}
int getDataH()
{
return m_H;
}
//获取立方体面积
int getS()
{
return 2 * ( m_L * m_W + m_L * m_H + m_W * m_H );
}
//获取立方体体积
int getV()
{
return m_L * m_W * m_H;
}
//利用成员函数判断 —— 传一个参数
bool isSameByClass(Cube &c)
{
if( m_L == c.getDataL() && m_W == c.getDataW() && m_H == c.getDataH() )
return true;
return false;
}
};
//利用全局函数判断
bool isSame(Cube &c1,Cube c2)
{
if( c1.getDataL() == c2.getDataL() && c1.getDataW() == c2.getDataW() && c1.getDataH() == c2.getDataH() )
return true;
return false;
}
int main()
{
Cube c1;
c1.setData(10, 10, 10);
cout << "c1 的面积：" << c1.getS() << endl;
cout << "c1 的体积：" << c1.getV() << endl;
Cube c2;
c2.setData(10, 20, 30);
//利用全局函数判断
bool ret = isSame(c1, c2);
if( ret )
cout << "全局函数判断：c1 和 c2 是相等的" << endl;
else
cout << "全局函数判断：c1 和 c2 是不相等的" << endl;
//利用成员函数判断
ret = c1.isSameByClass(c2);
if( ret )
cout << "成员函数判断：c1 和 c2 是相等的" << endl;
else
cout << "成员函数判断：c1 和 c2 是不相等的" << endl;
system("pause");
return 0;
}
案例2点：和圆的关系
描述：设计一个圆类（ Circle ），和一个点类（ Point ），计算点和圆的关系
//点类
class Point
{
private:
int m_X;
int m_Y;
public:
//设置、获取 X
void setX(int x)
{
m_X = x;
}
int getX()
{
return m_X;
}
void setY(int y)
{
m_Y = y;
}
int getY()
{
return m_Y;
}
};
//圆类
class Circle
{
private:
int m_R;
Point m_Center; //圆心——核心1，在类中，可以让另一个类，作为本类中的成员
public:
//设置、获取 半径
void setR(int r)
{
m_R = r;
}
int getR()
{
return m_R;
}
//设置、获取 圆心
void setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
Point getCenter()
{
return m_Center;
}
};
//判断点和圆的关系
void isInCenter(Circle& c, Point& p)
{
//计算两点之间距离——平方
int distance =
( c.getCenter().getX() - p.getX() ) * ( c.getCenter().getX() - p.getX() ) +
( c.getCenter().getY() - p.getY() ) * ( c.getCenter().getY() - p.getY() );
//计算半径的平方
int R = c.getR() * c.getR();
//判断关系
if( distance == R )
cout << "点在圆上" << endl;
else if( distance > R )
cout << "点在圆外" << endl;
else
cout << "点在圆内" << endl;
}
int main()
{
//创建圆
Circle c1;
c1.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c1.setCenter(center);
//创建点
Point p1;
p1.setX(10);
p1.setY(9);
//判断关系
isInCenter(c1, p1);
system("pause");
return 0;
}
circle.h
#pragma once //防止头文件重复包含
#include
#include "point.h"
using namespace std;
//圆类
class Circle
{
private:
int m_R;
Point m_Center; //圆心——核心1，在类中，可以让另一个类，作为本类中的成员
public:
//设置、获取 半径
void setR(int r);
int getR();
//设置、获取 圆心
void setCenter(Point center);
Point getCenter();
};
circle.cpp
#include "circle.h"
//圆类
//设置、获取 半径
void Circle::setR(int r) //作用域 Circle::
{
m_R = r;
}
int Circle::getR()
{
return m_R;
}
//设置、获取 圆心
void Circle::setCenter(Point center)
{
m_Center = center;
}
Point Circle::getCenter()
{
return m_Center;
}
point.h
#pragma once
#include
using namespace std;
//点类
class Point
{
private:
int m_X;
int m_Y;
public:
//设置、获取 X
void setX(int x);
int getX();
//设置、获取 Y
void setY(int y);
int getY();
};
point.cpp
#include "point.h"
//点类
//设置、获取 X
void Point::setX(int x)
{
m_X = x;
}
int Point::getX()
{
return m_X;
}
//设置、获取 Y
void Point::setY(int y)
{
m_Y = y;
}
int Point::getY()
{
return m_Y;
}
main.cpp
#include
#include "point.h"
#include "circle.h"
using namespace std;
//判断点和圆的关系
void isInCenter(Circle& c, Point& p)
{
//计算两点之间距离——平方
int distance =
( c.getCenter().getX() - p.getX() ) * ( c.getCenter().getX() - p.getX() ) +
( c.getCenter().getY() - p.getY() ) * ( c.getCenter().getY() - p.getY() );
//计算半径的平方
int R = c.getR() * c.getR();
//判断关系
if( distance == R )
cout << "点在圆上" << endl;
else if( distance > R )
cout << "点在圆外" << endl;
else
cout << "点在圆内" << endl;
}
int main()
{
//创建圆
Circle c1;
c1.setR(10);
Point center;
center.setX(10);
center.setY(0);
c1.setCenter(center);
//创建点
Point p1;
p1.setX(10);
p1.setY(9);
//判断关系
isInCenter(c1, p1);
system("pause");
return 0;
}
4.2 对象的初始化和清理
- 生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用的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
4.2.1 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。一个对象或者变量没有初始化状态，对其使用后果未知。同样，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 和 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我们做的事情，因此如果我们不提供构造函数和析构函数，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。
- 构造函数：注意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：注意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( ){ }
- 构造函数，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，因此可以发生重载
- 程序在调用对象时会自动调用构造，无须手动调用，而且只会调用一次
析构函数语法：~类名( ){ }
- 析构函数，没有返回值也不写 void
- 函数名称与类名相同，在名称前面加上
~ - 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
- 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
class Person
{
public:
//构造函数，初始化操作
Person()
{
cout << "Person 构造函数的调用" << endl;
}
//析构函数，清理操作
~Person()
{
cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
}
};
//构造和析构函数是必须有的实现，如果我们不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构
void test01()
{
//在栈上的数据——存放函数的参数值、局部变量等，test01 执行完毕后，会释放这个对象
Person p; //只创建了对象，自动调用 构造函数——在对象销毁前
}
int main()
{
//test01();
Person p;
//Person 构造函数的调用
system("pause");
//Person 析构函数的调用
return 0;
}
4.2.2 构造函数的分类及调用
- 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
- 三种调用方式：
- 括号法
- 显示法
- 隐式转换法
注意事项：
- 调用默认构造函数时，不要加 ( )，否则，编译器会认为是一个函数的声明
- 不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象
class Person
{
public:
//构造函数
Person()
{
cout << "Person 的无参构造函数使用 " << endl;
}
Person(int a)
{
age = a;
cout << "Person(int a) 的有参构造函数使用 " << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person &p)
{
//将传入的人 身上的所有属性，拷贝到我身上
age = p.age;
cout << "Person(const Person &p) 拷贝构造函数的使用 " << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person 的析构函数 " << endl;
}
int age;
};
//调用
void test01()
{
//1. 括号法
cout << ">>1. 括号法：" << endl;
Person p1; //默认构造函数(无参)调用
//Person p1(); 编译器会认为是一个函数的声明，不会认为在创建对象
Person p2(10); //有参构造函数
Person p3(p2); //拷贝构造函数
cout << "p2 的年龄为：" << p2.age << endl;
cout << "p3 的年龄为：" << p3.age << endl;
//2. 显示法
cout << ">>2. 显示法：" << endl;
Person p4;
Person p5 = Person(10); //调用有参构造
Person p6 = Person(p5); //调用拷贝构造函数
Person(10); //单独写 就是匿名对象 特点：当前 行 执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象(即 紧接着会调用析构函数 )
cout << "aaaaa" << endl;
//不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象，编译器会认为 Person (p6)——Person p6; 即对象声明
//Person(p6); 报错，重定义
//3. 隐式转换法
cout << ">>3. 隐式转换法：" << endl;
Person p7 = 10; // Person p7 = Person(10); 有参构造
Person p8 = p7; // 拷贝构造
}
>>1. 括号法：
Person 的无参构造函数使用
Person(int a) 的有参构造函数使用
Person(const Person &p) 拷贝构造函数的使用
p2 的年龄为：10
p3 的年龄为：10
>>2. 显示法：
Person 的无参构造函数使用
Person(int a) 的有参构造函数使用
Person(const Person &p) 拷贝构造函数的使用
Person(int a) 的有参构造函数使用
Person 的析构函数
aaaaa
>>3. 隐式转换法：
Person(int a) 的有参构造函数使用
Person(const Person &p) 拷贝构造函数的使用
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
Person 的析构函数
4.2.3 拷贝构造函数调用时机
c++ 中 拷贝构造函数调用 时机由三种情况：
- 使用一个已经创建完毕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
- 以值方式返回局部对象
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age)
{
cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
m_age = age;
}
Person(const Person & p) //拷贝构造函数
{
cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
m_age = p.m_age;
}
~Person()
{
cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
}
int m_age;
};
//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 p1(20);
Person p2(p1);
cout << "p2 的年龄：" << p2.m_age << endl;
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
void dowork02(Person p3)
{
p3.m_age = 1000; //值传递只是拷贝出一份临时的副本，不会改变实参的值
}
void test02()
{
Person p3;
dowork02(p3); //实参传给形参，调用拷贝构造函数，不是同一个 p3
}
//3. 值方式返回局部对象
Person dowork03()
{
Person p4; //调用默认拷贝构造函数
cout << "p4 的地址：" << (int*)&p4 << endl;
return p4; //是一个局部对象，是以值的方式返回，拷贝一份新的对象，返回给 p5，接着调用析构函数
}
void test03()
{
Person p5 = dowork03();
cout << "p5 的地址：" << (int*)&p5 << endl; //两个地址不一样，说明 p4 和 p5 不是同一个对象
}
int main()
{
cout << ">>1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象:" << endl;
test01();
cout << ">>2. 值传递的方式给函数参数传值:" << endl;
test02();
cout << ">>3. 值方式返回局部对象:" << endl;
test03();
system("pause");
return 0;
}
>>1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象:
Person 的有参构造函数调用
Person 的拷贝构造函数调用
p2 的年龄：20
Person 的析构函数调用
Person 的析构函数调用
>>2. 值传递的方式给函数参数传值:
Person 的默认构造函数调用
Person 的拷贝构造函数调用
Person 的析构函数调用
Person 的析构函数调用
>>3. 值方式返回局部对象:
Person 的默认构造函数调用
p4 的地址：00CFF518
Person 的拷贝构造函数调用
Person 的析构函数调用
p5 的地址：00CFF610
Person 的析构函数调用
4.2.4 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
- 默认构造函数（ 无参，函数体为空 ）
- 默认析构函数（ 无参，函数体为空 ）
- 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：
- 如果用户定义有参构造函数，c++ 不再提供默认无参构造函，但是会提供默认拷贝构造
- 如果用户定义拷贝构造函数，c++ 不会再提供其他构造函数
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age)
{
cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
m_age = age;
}
//Person(const Person & p) //拷贝构造函数
//{
// cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
// m_age = p.m_age;
//}
~Person()
{
cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
}
int m_age;
};
void test01()
{
//1. 如果用户定义有参构造函数，c++ 不再提供默认无参构造
Person p1; //注释掉无参构造，则会报错
p1.m_age = 18;
//注释掉拷贝函数，会调用了编译器提供的拷贝构造
Person p2(p1); //执行 m_age = p.m_age;，简单的值拷贝，不会打印 “Person 的拷贝构造函数调用”
cout << "p2 的年龄：" << p2.m_age << endl; //所以可以得到 p2 的年龄
}
void test02()
{
//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
// 若只保留拷贝构造——会报错
//Person p3;
//Person p4(20);
//Person p5(p4);
}
Person 的默认构造函数调用
p2 的年龄：18
Person 的析构函数调用
Person 的析构函数调用
4.2.5 深拷贝与浅拷贝
深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
浅拷贝：简单的赋值拷贝操作
- 浅拷贝带来的问题：堆区的内存重复释放
总结：
- 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
- 析构代码，将堆区开辟数据做释放操作！
class Person
{
public:
Person()
{
cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
}
Person(int age, int height)
{
m_age = age;
m_height = new int(height);
cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
}
//自己实现拷贝构造函数，解决浅拷贝带来的问题
Person(const Person& p)
{
cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
m_age = p.m_age;
//m_height = p.m_height; 这是编译器默认实现
m_height = new int(*p.m_height); //深拷贝
}
~Person()
{
//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
if( m_height != NULL )
{
delete m_height;
m_height = NULL; //防止野指针出现
}
cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
}
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18,165);
cout << "p1 的年龄:" << p1.m_age << ", 身高：" << *p1.m_height << endl;
Person p2(p1);
cout << "p2 的年龄:" << p2.m_age << ", 身高：" << *p2.m_height << endl;
}
Person 的有参构造函数调用
p1 的年龄:18, 身高：165
Person 拷贝构造函数调用
p2 的年龄:18, 身高：165
Person 的析构函数调用
Person 的析构函数调用
4.2.6 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)
{
}
/*Person():m_A(10), m_B(20), m_C(30)
{
}*/
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
void test01()
{
//Person p(10, 20, 30);
//Person p;
Person p(40, 50, 60);
cout << "m_A = " << p.m_A << ", m_B = " << p.m_B << ", m_C = " << p.m_C << endl; //m_A = 40, m_B = 50, m_C = 60
}
4.2.7 类对象作为类成员
c++ 类中的成员可以是另一个类的对象，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
}
当创建B 对象时，A与B的构造和析构的顺序，谁先谁后？
总结构造的顺序：
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
class Phone
{
public:
Phone(string pName)
{
cout << "Phone 构造函数调用" << endl;
m_pName = pName;
}
~Phone()
{
cout << "Phone 的析构函数调用" << endl;
}
string m_pName;
};
class Person
{
public:
// Phone m_phone = pName; 隐式转换法
Person(string name, string pName):m_name(name), m_phone(pName)
{
cout << "Person 的构造函数调用" << endl;
}
string m_name;
Phone m_phone;
~Person()
{
cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
Person p("张三", "一加");
cout << p.m_name << "拿着：" << p.m_phone.m_pName << "手机" << endl;
}
Phone 构造函数调用
Person 的构造函数调用
张三拿着：一加手机
Person 的析构函数调用
Phone 的析构函数调用
4.2.8 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
- 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
- 静态成员函数也是有访问权限的
访问方式：
- 通过对象访问
- 通过类名访问
class Person
{
public:
static void func01()
{
//m_A可以修改，因为它不属于某一个对象，是共享的，大家都共享一份
m_A = 100; //静态成员函数可以访问 静态成员变量
//m_B = 200; 报错：静态成员函数 不可以访问 非静态成员变量，无法区分是哪个对象（p1 / p2）的 m_B 属性
cout << "static void func() 调用" << endl;
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //非静态成员变量
//静态成员函数也是有访问权限的
private:
static void func02()
{
cout << "static void func02 调用" << endl;
}
};
int Person::m_A = 0; //类外初始化
//访问方式
void test01()
{
//1. 通过对象访问
Person p;
p.func01();
//2. 通过类名访问
Person::func01();
//Person::func02(); 报错，类外访问不到私有静态成员函数
}
4.3 c++对象模型和 this 指针
4.3.1 成员变量和成员函数分开存储
c++ 中，类的成员变量和成员函数分开存储
注意：
- 只有非静态成员变量才属于类的对象上
- 空对象占用内存空间为 1 个字节，c++ 编译器会给每个空对象也分配 1 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
class Person
{
int m_A; //非静态成员变量，属于类的对象上
static int m_B; //静态成员变量，不属于类对象上——类内声明
void func01() { } //非静态成员函数，不属于类的对象上
static void func02() { } //静态成员函数，不属于类的对象上
};
int Person::m_B = 0; //类外初始化
void test01()
{
Person p1;
// c++ 编译器会给每个空对象也分配 1 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
cout << "空对象占用的空间为：" << sizeof(p1) << endl; // 1 个字节
}
void test02()
{
Person p2;
cout << "p2 占用的空间为：" << sizeof(p2) << endl; // 4 个字节
}
4.3.2 this 指针概念
通过 4.3.1 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
问题： 这一块代码是如何区分哪个对象调用自己的？
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：
- 当形参和成员变量同名时，可用 this 指针来区分，解决名称冲突
- 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用
return *this
class Person
{
public:
Person(int age)
{
//this 指针指向的是 被调用的成员函数所属的对象
this->age = age;
}
//如果是值的方式返回：Person，调用了拷贝构造函数，复制一份新的数据，是创建了一个新的对象，即 Person和 *this 自身是不一样的数据
Person& PersonAddAge(Person &p)
{
this->age += p.age;
//this 指向 p2的指针，而 *this 指向的就是 p2 这个对象本体
return *this;
}
int age;
};
//1. 解决名称冲突
void test01()
{
Person p1(18);
cout << "p1 的年龄：" << p1.age << endl; //18
}
//2. 返回对象本身用 *this
void test02()
{
Person p2(10);
Person p3(20);
//链式编程思想
p3.PersonAddAge(p2).PersonAddAge(p2).PersonAddAge(p2);
cout << "p3 的年龄：" << p3.age << endl; //50
}
4.3.3 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
class Person
{
public:
void showClassName() //类名称
{
cout << "this is Person class" << endl;
}
void showPersonAge()
{
//报错原因：传入的指针为空！无法访问其中的属性，无中生有
//加以判断
if( this == NULL )
{
return;
}
cout << "age = " << m_age << endl; //默认 m_age——this->m_age
}
int m_age;
};
void test01()
{
Person* p = NULL;
p->showClassName();
p->showPersonAge();
}
4.3.4 const 修饰成员函数
常函数：
- 成员函数后加
const后，称该函数为常函数 - 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后，在常函数内可以修改
常对象：
- 声明对象前加
const称该对象为常对象 - 常对象只能调用常函数
class Person
{
public:
//this 指针的本质：指针常量，指针的指向是不可以修改的, Person * const this
void showPerson() const //常函数
{
//this->m_A = 100; //const Person * const this
//this = NULL; //this 指针不可以修改指针的指向 Person * const this
this->m_B = 200;
}
void func()
{
m_A = 100; //普通函数体中可以修改，但常对象本身不允许修改属性，如果该函数可以调用，即侧面修改了属性，会产生矛盾
}
int m_A;
mutable int m_B; //特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值
};
void test01()
{
Person p1;
p1.showPerson();
}
void test02()
{
const Person p2; //在对象前加 const ，变为常对象
//p2.m_A = 100; 报错
p2.m_B = 300; //m_B 是特殊值，在常对象下也可以修改
//常对象只能调用常函数
//p2.func(); 报错，常对象不可以调用普通成员函数
p2.showPerson();
}
4.4 友元
关键字：friend
客厅（ public ），卧室（ private ）
客厅所有来的客人都可以进去，但卧室是私有的，只有本人能进去
但是，可以允许好基友进去
程序里，有些私有属性，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：让一个函数或者类，访问另一个类中的私有成员
友元的三种实现：
- 全局函数做友元
- 类做友元
- 成员函数做友元
4.4.1 全局函数做友元
class Building
{
//goodGay全局函数 是 Building 的好基友，可以访问 Building 私有成员
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building()
{
m_SittingRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom;
private:
string m_BedRoom;
};
//全局函数(好基友)
void goodGay(Building *building)
{
cout << "好基友全局函数 正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友全局函数 正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
Building building;
goodGay(&building);
}
好基友全局函数 正在访问：客厅
好基友全局函数 正在访问：卧室
4.4.2 类做友元
class Building
{
//GoodGay 类是 Building 类的好基友，可以访问私有属性
friend class GoodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;
private:
string m_BedRoom;
};
//类外写成员函数
Building::Building() //作用域
{
m_SittingRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
class GoodGay
{
public:
GoodGay();
void visit();
Building * building;
};
GoodGay::GoodGay()
{
//创建建筑物对象
building = new Building;
}
void GoodGay::visit()
{
cout << "好基友类 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();
}
好基友类 正在访问：客厅
好基友 正在访问：卧室
4.4.3 成员函数做友元
class Building;
class GoodGay
{
public:
GoodGay();
void visit01(); //可以访问 Building 私有成员
void visit02(); //不能访问私有成员
Building * building;
};
class Building
{
friend void GoodGay::visit01();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom;
private:
string m_BedRoom;
};
Building::Building()
{
m_SittingRoom = "客厅";
m_BedRoom = "卧室";
}
GoodGay::GoodGay()
{
building = new Building;
}
void GoodGay::visit01()
{
cout << "visit01 正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "visit01 正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void GoodGay::visit02()
{
cout << "visit02 正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "visit01 正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
GoodGay gg;
gg.visit01();
gg.visit02();
}
visit01 正在访问：客厅
visit01 正在访问：卧室
visit02 正在访问：客厅
4.5 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
4.5.1 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
总结：
- 对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可以改变的
- 不要滥用运算符重载
class Person
{
public:
//1. 成员函数重载 + 号
/*Person operator+(Person & p)
{
Person temp01;
temp01.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp01.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp01;
}*/
int m_A;
int m_B;
};
//2. 全局函数重载 + 号
Person operator+(Person & p1, Person & p2)
{
Person temp02;
temp02.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
temp02.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
return temp02;
}
//函数重载的版本
Person operator+(Person & p1, int num)
{
Person temp03;
temp03.m_A = p1.m_A + num;
temp03.m_B = p1.m_B + num;
return temp03;
}
void test01()
{
Person p1;
p1.m_A = 10;
p1.m_B = 20;
Person p2;
p2.m_A = 10;
p2.m_B = 20;
//1. 成员函数本质调用：
//Person p3 = p1.operator+(p2);
//2. 全局函数本质调用：
//Person p3 = operator+(p1, p2);
Person p3 = p1 + p2;
cout << "p3.m_A = " << p3.m_A << endl;
cout << "p3.m_B = " << p3.m_B << endl;
//运算符重载 也可以发生函数重载
Person p4 = p1 + 100; //Person + int
cout << "p4.m_A = " << p4.m_A << endl;
cout << "p4.m_B = " << p4.m_B << endl;
}
p3.m_A = 20
p3.m_B = 40
p4.m_A = 110
p4.m_B = 120
4.5.2 左移运算符重载
作用： 可以输出自定义数据类型
总结： 重载左移运算符配合友元，可以实现输出自定义数据类型
class Person
{
friend ostream & operator<<(ostream & cout, Person & p);
public:
Person(int a, int b)
{
m_A = a;
m_B = b;
}
private:
//不会利用成员函数重载 左移运算符，因为无法实现 cout在左侧
//void operator<<( cout ){ } 本质：p.operator << ( cout ) 简化版本： p << cout
int m_A;
int m_B;
};
//只能利用全局函数重载 左移运算符
//ostream ：输出流类型，用引用的方式，全局对象只能一个
ostream & operator<<(ostream & cout, Person & p) //本质：operator << ( cout, p ) 简化：cout << p
{
cout << "m_A = " << p.m_A << ", m_B = " << p.m_B; //m_A = 10, m_B = 10
return cout; //可以继续进行链式编程
}
void test01()
{
Person p(10, 10);
cout << p << endl;
}
4.5.3 递增运算符重载
作用： 实现自己的整型数据
总结： 前置递增返回引用，后置递增返回值
//自定义整型
class MyInteger
{
friend ostream & operator<< (ostream & cout, MyInteger myint);
public:
MyInteger()
{
m_Num = 0;
}
//重置 前置++ 运算符
MyInteger & operator++() //返回引用是为了 一直对一个数据进行递增操作
{
//先进行 ++ 运算
m_Num++;
//再将自身做返回
return *this;
}
//重置 后置++ 运算符
//int 代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
MyInteger operator++(int) //返回值，temp 是局部对象，当前函数执行完后，对象被释放，返回引用就是非法操作
{
//先 记录当时结果
MyInteger temp = *this;
//后 递增
m_Num++;
//最后将记录结果返回
return temp;
}
private:
int m_Num;
};
//重载 << 运算符
ostream & operator<< (ostream & cout, MyInteger myint)
{
cout << myint.m_Num;
return cout;
}
void test01()
{
MyInteger myint;
cout << ">>前置：++myint" << endl;
cout << ++myint << endl;
cout << myint << endl;
cout << ">>后置：myint++" << endl;
cout << myint++ << endl;
cout << myint << endl;
}
>>前置：++myint
1
1
>>后置：myint++
1
2
4.5.4 赋值运算符重载
c++ 编译器至少给一个类添加4个函数
- 默认构造函数（无参，函数体为空）
- 默认析构函数（无参，函数体为空）
- 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
- 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
class Person
{
public:
Person(int age)
{
m_Age = new int(age);
}
~Person() //堆区内存重复释放，解决方案：利用深拷贝
{
if( m_Age != NULL )
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
//重载赋值运算符
Person & operator=(Person & p)
{
//编译器提供的是浅拷贝 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，然后再进行深拷贝
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; //连续赋值，需有返回值
}
int * m_Age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
Person p2(20);
Person p3(30);
p3 = p2 = p1; //赋值操作
cout << "p1 的年龄：" << *p1.m_Age << endl; //p1 的年龄：18
cout << "p2 的年龄：" << *p2.m_Age << endl; //p2 的年龄：18
cout << "p3 的年龄：" << *p3.m_Age << endl; //p3 的年龄：18
}
4.5.5 关系运算符重载
作用： 可以让两个自定义类型对象进行对比操作
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
m_Name = name;
m_Age = age;
}
//重载 关系运算符 ==
bool operator==(Person & p)
{
if( this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age )
return true;
return false;
}
//重载 !=
bool operator!=(Person & p)
{
if( this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age )
return false;
return true;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01()
{
Person p1("张三", 18);
Person p2("李四", 18);
if( p1 == p2 )
cout << "p1 与 p2 相等" << endl;
else
cout << "p1 与 p2 不相等" << endl;
if( p1 != p2 )
cout << "p1 与 p2 不相等" << endl;
else
cout << "p1 与 p2 相等" << endl;
}
4.5.6 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使用，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 test)
{
cout << test << endl;
}
};
void MyPrint02(string test)
{
cout << test << endl;
}
void test01()
{
MyPrint myPrint;
myPrint(">>1. Hello World !"); //由于使用起来非常类似与函数调用，因此称为仿函数
MyPrint02(">>2. Hello World !");
}
//仿函数非常灵活，没有固定的写法
//加法类
class MyAdd
{
public:
int operator()(int num1, int num2) //test 为 void
{
return num1 + num2;
}
};
void test02()
{
MyAdd myadd;
int ret = myadd(10, 20);
cout << "ret = " << ret << endl;
//匿名函数对象,重载了小括号
cout << MyAdd()( 100, 100 ) << endl; //MyAdd() —— MyAdd myadd
}
>>1. Hello World !
>>2. Hello World !
ret = 30
4.6 继承
有些 类与类 之间存在特殊的关系，如下图：
定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级别的共性，还有自己的特性。则可以考虑利用继承的技术，减少重复代码
4.6.1 继承的基本语法
语法：class 子类:继承方式 父类
class A : public B ;
专业术语：
- A：子类，也称为 派生类
- B：父类，也称为 基类
派生类中的成员，包含两大部分：
一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员
从基类继承过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性
class BasePage
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java、Python、C++ ...（公共分类列表）" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
}
};
class Java:public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Java学科视频" << endl;
}
};
class Python:public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
class CPP:public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test()
{
cout << "Java下载视频页面：" << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.left();
ja.content();
ja.footer();
cout << "------------------------------------------" << endl;
cout << "Python下载视频页面：" << endl;
Python py;
py.header();
py.left();
py.content();
py.footer();
cout << "------------------------------------------" << endl;
cout << "C++下载视频页面：" << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.left();
cp.content();
cp.footer();
cout << "------------------------------------------" << endl;
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
Java下载视频页面：
首页、公开课、登录、注册...（公共头部）
Java、Python、C++ ...（公共分类列表）
Java学科视频
帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）
------------------------------------------
Python下载视频页面：
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C++下载视频页面：
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------------------------------------------
4.6.2 继承方式
继承的方式有三种：
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
//公共继承
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son1:public Base1
{
public:
void func()
{
m_A = 10; //没报错，说明 父类中的公共权限成员，到子类中依然是公共权限
m_B = 10; //没报错，说明 父类中的保护权限成员，到子类中依然是保护权限
//m_C = 10; 报错，说明 父类中的私有权限成员，子类访问不到
}
};
//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 = 100; //父类中公共成员，到子类中变为保护权限
m_B = 100; //父类中保护成员，到子类中变为保护权限
//m_C = 100; 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
//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 = 100; //父类中公共成员，到子类变为 私有成员
m_B = 100; //父类中保护成员，到子类变为 私有成员
//m_C = 100; 父类中私有成员，子类访问不到
}
};
class GrandSon3:public Son3
{
public:
void func()
{
//m_A = 1000;
//m_B = 1000; 到 Son3 中 m_A, m_B 变为私有，即使是儿子，也访问不到
}
};
void test()
{
Son1 s1;
s1.m_A = 100;
//s1.m_B = 200; 保护权限，类外不可访问
Son2 s2;
//s2.m_A = 1000; 保护权限，类外不可访问
//s2.m_B = 1000;
Son3 s3;
//s3.m_A = 100; 到 Son3 中变为 私有成员，类外访问不到
//s3.m_B = 100; 到 Son3 中变为 私有成员，类外访问不到
}
4.6.3 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？
总结： 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
class Base
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
class Son:public Base
{
public:
int m_D;
};
void test()
{
//在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，是被编译器隐藏了，因此访问不到，但确实是被继承了
cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl; //16
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
利用开发人员命令提示工具查看对象模型
1. 跳转盘符——E:
2. 跳转文件路径——cd 具体路径
3. 查看命令——cl /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名
4.6.4 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？
总结： 继承中 先调用父类构造，再调用子类构造，析构的顺序与构造的顺序相反
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 test()
{
//Base b;
//继承中的构造和析构顺序如下：
//先构造父类，再构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反
Son s;
}
Base 构造函数
Son 构造函数
Son 析构函数
Base 析构函数
4.6.5 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？
处理方式：
- 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
总结：
- 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
- 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
- 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（无参和有参），加作用域可以访问到父类中同名函数
class Base
{
public:
Base()
{
m_A = 100;
}
void func()
{
cout << "Base - func() 调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "Son - func(int a) 调用" << endl;
}
int m_A;
};
class Son:public Base
{
public:
Son()
{
m_A = 200;
}
void func()
{
cout << "Son - func() 调用" << endl;
}
int m_A;
};
//同名成员属性处理
void test01()
{
Son s;
cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
//通过子类对象，访问父类中同名成员，需要加作用域
cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数处理
void test02()
{
Son s;
//直接调用 调用的是 子类中的同名成员函数
s.func();
//调用 父类中的同名成员函数
s.Base::func();
//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——无参和有参
//如果向访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
//s.func(100);
s.Base::func(100);
}
int main()
{
cout << ">>test01():" << endl;
test01();
cout << ">>test02():" << endl;
test02();
system("pause");
return 0;
}
>>test01():
Son 下 m_A = 200
Base 下 m_A = 100
>>test02():
Son - func() 调用
Base - func() 调用
Son - func(int a) 调用
4.6.6 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
- 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
总结：
- 同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，但有两种访问方式——通过 对象 和 类名 访问
- 子类出现和父名同名静态成员函数，也会隐藏父类中所有同名成员函数，如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
class Base
{
public:
static int m_A; //类内声明
static void func()
{
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
};
int Base::m_A = 100; //类外初始化
class Son:public Base
{
public:
static int m_A;
static void func()
{
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
};
int Son::m_A = 200;
//同名静态成员属性
void test01()
{
//静态成员访问方式有两种：
//1. 通过对象访问
Son s1;
cout << ">>1. 通过对象访问：" << endl;
cout << "Son 下的 m_A = " << s1.m_A << endl;
cout << "Base 下的 m_A = " << s1.Base::m_A << endl;
//2. 通过类名访问
cout << ">>2. 通过类名访问：" << endl;
cout << "Son 下的 m_A = " << Son::m_A << endl;
//第一个:: 通过类名方式访问 第二个:: 访问父类作用域下的m_A
cout << "Base 下的 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名静态函数处理
void test02()
{
Son s2;
cout << ">>1. 通过对象访问：" << endl;
s2.func();
s2.Base::func();
cout << ">>2. 通过类名访问：" << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//子类出现和父名同名静态成员函数，也会隐藏父类中所有同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员，需要加作用域
Son::Base::func(100);
}
int main()
{
cout << "同名静态成员属性：" << endl;
test01();
cout << "同名静态函数处理" << endl;
test02();
system("pause");
return 0;
}
同名静态成员属性：
>>1. 通过对象访问：
Son 下的 m_A = 200
Base 下的 m_A = 100
>>2. 通过类名访问：
Son 下的 m_A = 200
Base 下的 m_A = 100
同名静态函数处理
>>1. 通过对象访问：
Son - static void func()
Base - static void func()
>>2. 通过类名访问：
Son - static void func()
Base - static void func()
Base - static void func(int a)
4.6.7 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 ...
c++ 实际开发中不建议用多继承
总结： 多继承可能会引发父类中有同名成员出现，子类使用时需要加作用域区分
class Base1
{
public:
Base1()
{
m_A = 100;
}
int m_A;
};
class Base2
{
public:
Base2()
{
m_A = 200;
}
int m_A;
};
//子类，需要继承 Base1 和 Base2
class Son:public Base1, public Base2
{
public:
Son()
{
m_B = 300;
m_C = 400;
}
int m_B, m_C;
};
void test01()
{
Son s;
cout << "size of Son = " << sizeof(s) << endl; //16
//当父类中出现同名成员，需要加作用域区分
cout << "Base1::m_A = " << s.Base1::m_A << endl; //100
cout << "Base2::m_A = " << s.Base2::m_A << endl; //200
}
4.6.8 菱形继承
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
总结：
- 菱形继承导致子类继承两份相同的数据，造成资源浪费以及毫无意义
- 利用虚继承解决菱形继承问题
案例：羊驼（草泥马）
菱形继承问题：
- 羊驼继承了动物的数据，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
- 草泥马继承自动物的数据继承了两份，而我们只需要一份即可
//动物类
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//利用虚继承，解决菱形继承的问题
//在继承之前，加上关键字 virtual 变为 虚继承
// Animal 类称为 虚基类
//羊类
class Sheep:virtual public Animal{ }; // Animal 类称为 虚基类
//驼类
class Tuo:virtual public Animal{ }; // Animal 类称为 虚基类
//羊驼类
class SheepTuo:public Sheep, public Tuo{ };
void test01()
{
SheepTuo st;
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
//当出现菱形继承时，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
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl; //200
//这份数据只需一份即可，菱形继承导致数据有两份，造成资源浪费
}
4.7 多态
4.7.1 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
- 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
- 动态多态满足条件：
- 有继承关系
- 子类重写父类虚函数
重写：函数返回值类型、函数名、参数列表 完全相同
- 动态多态的使用：父类的指针或者引用，指向子类对象
总结： c++ 开发中，提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多
class Animal
{
public:
//虚函数
virtual void speak() //让父类变为虚函数，
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
class Cat:public Animal
{
public:
void speak() // virtual void speak() ,virtual 可写可不写
{
cout << "小猫在说话" << endl;
}
};
class Dog:public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小狗在说话" << endl;
}
};
//动态多态满足条件：
//1. 有继承关系
//2. 子类重写父类虚函数
// 重写：函数返回值类型、函数名、参数列表 完全相同
//动态多态的使用：父类的指针或者引用，指向子类对象
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想执行猫说话，则这个函数地址( dospeak )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) // Animla & animal = cat; 父类的引用，指向子类传入的对象
{
animal.speak();
}
void test01()
{
Cat cat;
dospeak(cat);
Dog dog;
dospeak(dog);
cout << "size of Animal = " << sizeof(Animal) << endl; // 1 ——空类, 加上 virtual ——4，指针
}
小猫在说话
小狗在说话
size of Animal = 4
4.7.2 多态的原理剖析
4.7.3 案例1：计算器类
分别利用普通写法和多态写法，设计实现两个操作数进行运算的计算器类
//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;
else if( oper == "/" )
return m_Num1 / m_Num2;
// 想要扩展新的功能，需要修改源码
// 在真实开发中，开发原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
}
int m_Num1, m_Num2;
};
void test01()
{
//创建计算器对象
Calculator c;
c.m_Num1 = 10;
c.m_Num2 = 20;
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;
cout << c.m_Num1 << "/" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("/") << endl;
}
//利用多态实现计算器
//优点：
//1. 组织结构清晰
//2. 可读性强
//3. 对于前期和后期扩展及维护性高
//实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int m_Num1, m_Num2;
};
//加法计算器类
class AddCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
virtual int getResult() // int getResult()
{
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
//减法计算器类
class SubCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
//乘法计算器类
class MulCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
class DivCalculator:public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 / m_Num2;
}
};
void test02()
{
//多态使用条件：父类指针或引用，指向子类对象
//加法—— new AddCalculator:创建了一个加法计算器的对象，用父类指针指向该对象
AbstractCalculator * abc = new AddCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 20;
cout << abc->m_Num1 << "+" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
//用完后记得销毁——堆区数据
delete abc;
//减法
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 20;
cout << abc->m_Num1 << "-" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//乘法
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 20;
cout << abc->m_Num1 << "*" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//除法
abc = new DivCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 20;
cout << abc->m_Num1 << "/" << abc->m_Num2 << "=" << abc->getResult() << endl;
}
4.7.4 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：
- 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
//只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
class Base
{
public:
//纯虚函数
virtual void func() = 0; // 必须在 virtual 的基础上 = 0
};
//抽象类特点：
//1. 无法实例化对象
//2. 抽象类的子类，必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
class Son: public Base
{
public:
//重写——否则会报错，无法实例化对象
virtual void func()
{
cout << "子类 func 函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
//1. 抽象性无法实例化对象
//Base b; 栈上
//new Base; 堆区
//2. 抽象类的子类，必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
//Son s;
Base * base = new Son;
base->func();
}
int main()
{
test01(); //子类 func 函数调用
system("pause");
return 0;
}
4.7.5 案例2：制作饮品
描述：制作饮品的大致流程为：煮水——冲泡——倒入杯中——加入辅料
利用多态技术实现，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶
class AbstractDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil() = 0; //纯虚函数
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//制作饮品
void makeDrink()
{
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee:public AbstractDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮水 —> ";
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡咖啡 —> ";
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup()
{
cout << "倒入杯中 —> ";
}
//加入辅料
virtual void PutSomething()
{
cout << "加入糖和牛奶" << endl;
}
};
//制作茶叶
class Tea:public AbstractDrinking
{
public:
//煮水
virtual void Boil()
{
cout << "煮水 —> ";
}
//冲泡
virtual void Brew()
{
cout << "冲泡茶叶 —> ";
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup()
{
cout << "倒入杯中 —> ";
}
//加入辅料
virtual void PutSomething()
{
cout << "加入枸杞" << endl;
}
};
void dowork(AbstractDrinking * abs) // AbstractDrinking * abs = new Coffee; 父类指针指向子类对象
{
abs->makeDrink();
delete abs; //堆区数据，释放
}
void test()
{
//制作咖啡
cout << ">>制作咖啡：" << endl;
dowork(new Coffee);
//制作茶叶
cout << ">>制作茶叶" << endl;
dowork(new Tea);
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
>>制作咖啡：
煮水 —> 冲泡咖啡 —> 倒入杯中 —> 加入糖和牛奶
>>制作茶叶
煮水 —> 冲泡茶叶 —> 倒入杯中 —> 加入枸杞
4.7.6 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
虚析构和纯虚析构的共性：
- 可以解决父类指针释放子类对象
- 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构的区别：
- 如果是纯虚析构，则该类属于抽象类，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( ){ }
总结：
- 虚析构或纯虚析构都是用来解决通过父类指针释放子类对象
- 如果子类中没有堆区数据，可以不写虚析构或纯虚析构
- 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类，无法实例化对象
class Animal
{
public:
Animal()
{
cout << "Animal 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 虚析构函数调用" << endl;
//}
//纯虚析构
virtual ~Animal() = 0; //声明
virtual void speak() = 0;
};
//纯虚析构——需要声明，也需要实现
//有了 纯虚析构 之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
Animal::~Animal()
{
cout << "Animal 纯析构函数调用" << endl;
}
class Cat:public Animal
{
public:
Cat(string name)
{
cout << "Cat 构造函数调用" << endl;
m_Name = new string(name); //堆区属性
}
virtual void speak()
{
cout << *m_Name <<"小猫在说话" << endl;
}
~Cat()
{
if( m_Name != NULL )
{
cout << "Cat 析构函数调用" << endl;
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
string * m_Name;
};
void test()
{
//父类指针在析构的时候，不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有堆区数据，会出现内存泄漏
//解决方法：利用虚析构
Animal * animal = new Cat("Tom");
animal->speak();
delete animal;
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
Animal 构造函数调用
Cat 构造函数调用
Tom小猫在说话
Cat 析构函数调用
Animal 纯虚析构函数调用
4.7.7 案例3：电脑组装
描述：
- 电脑主要组成部件：CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）
- 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
- 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
- 测试时组装三台不同的电脑进行工作
//零件类
//1. 抽象CPU类
class CPU
{
public:
//抽象计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//2. 抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
//抽象显示函数
virtual void dispaly() = 0;
};
//3. 抽象内存条类
class Memory
{
public:
//抽象存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem) //接收
{
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数——让零件工作起来，调用接口
void work()
{
//多态
m_cpu->calculate();
m_vc->dispaly();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数，释放3个电脑零件
~Computer()
{
if( m_cpu != NULL )
{
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
if( m_vc != NULL )
{
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
if( m_mem != NULL )
{
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
//名称最好不要起冲突
CPU * m_cpu; //零件指针
VideoCard * m_vc;
Memory * m_mem;
};
//具体厂商
//Intel
class IntelCPU:public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Intel 的 CPU 开始计算！" << endl;
}
};
class IntelVideoCard: public VideoCard
{
public:
virtual void dispaly()
{
cout << "Intel 的 显卡 开始显示！" << endl;
}
};
class IntelMemory:public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Intel 的 内存条 开始存储！" << endl;
}
};
//Lenovo
class LenovoCPU:public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Lenovo 的 CPU 开始计算！" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard: public VideoCard
{
public:
virtual void dispaly()
{
cout << "Lenovo 的 显卡 开始显示！" << endl;
}
};
class LenovoMemory:public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Lenovo 的 内存条 开始存储！" << endl;
}
};
void test()
{
//第一台电脑零件
CPU * intelCPU = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMemory = new IntelMemory;
//创建第一台电脑
cout << ">>第一台电脑开始工作：" << endl;
Computer * computer1 = new Computer(intelCPU, intelCard, intelMemory);
computer1->work();
delete computer1;
//释放电脑时，会执行电脑的析构函数，在 copmuter 的析构函数中，释放3个电脑零件
//第二台电脑
cout << "----------------------------" << endl;
cout << ">>第二台电脑开始工作：" << endl;
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);
computer2->work();
delete computer2;
//第三台电脑
cout << "----------------------------" << endl;
cout << ">>第三台电脑开始工作：" << endl;
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new IntelMemory);
computer3->work();
delete computer3;
}
>>第一台电脑开始工作：
Intel 的 CPU 开始计算！
Intel 的 显卡 开始显示！
Intel 的 内存条 开始存储！
----------------------------
>>第二台电脑开始工作：
Lenovo 的 CPU 开始计算！
Lenovo 的 显卡 开始显示！
Lenovo 的 内存条 开始存储！
----------------------------
>>第三台电脑开始工作：
Lenovo 的 CPU 开始计算！
Intel 的 显卡 开始显示！
Intel 的 内存条 开始存储！
5 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++ 中将对文件操作需要包含头文件
文件类型分为两种：
- 文本文件 — 文件以文本的 ASCII 码形式 存储在计算中
- 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：
ofstream：写操作ifstream：读操作fstream：读写操作
5.1 文本文件
5.1.1 写文件
写文件步骤如下：
- 包含头文件
#include - 创建流对象
ofstream ofs; - 打开文件
ofs.open("文件路径",打开方式); - 写数据
ofs<<"写入的数据"; - 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
//文本文件 写文件
void test01()
{
//1. 包含头文件 include
//2. 创建流对象
ofstream ofs;
//3. 指定方式打开
ofs.open("hjt2021.1.5.txt", ios::out);
//4. 写内容
ofs << "姓名：张三" << endl
<< "性别：男" << endl
<< "年龄：22" << endl;
//5. 关闭文件
ofs.close();
}
5.1.2 读文件
读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对比较多
读文件步骤如下：
- 包含头文件
#include - 创建流对象
ifstream ifs; - 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); - 读数据
四种方式读取 - 关闭文件
ifs.close( );
总结： 利用
is.open( )函数可以判断文件是否打开成功
//文本文件 读文件
void test02()
{
//1. 包含头文件
//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("hjt2021.1.5.txt", ios::in);
if( !ifs.is_open() )
{
cout << "文件打开失败！" << endl;
return;
}
//4. 读数据
//4.1
char buf[ 1024 ] = { 0 };
while( ifs >> buf )
{
cout << buf << endl; //读入到 buf 中，读取完退出
}
//4.2
//char buf[ 1024 ] = { 0 };
//while( ifs.getline(buf, sizeof(buf)) )
//{
// cout << buf << endl;
//}
//4.3
//string buf;
//while( getline(ifs, buf) )
//{
// cout << buf << endl;
//}
//4.4 不推荐
/*char c;
while( ( c = ifs.get()) != EOF )
{
cout << c;
}*/
//5. 关闭文件
ifs.close();
}
5.2 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
5.2.1 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
注意：
ofs.write((const char *)&p, sizeof(Person));// &p 返回的是 Person 型，需要强行转换
//二进制文件 写文件
class Person
{
public:
char m_Name[ 64 ];
int m_Age;
};
void test01()
{
//1. 包含头文件
//2. 创建流对象
ofstream ofs; //ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
//3. 打开文件
ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);
//4. 写文件
Person p = { "张三",18 };
ofs.write((const char *)&p, sizeof(Person)); // &p 返回的是 Person 型，需要强行转换
//5. 关闭文件
ofs.close();
}
5.2.2 读文件
二进制方式都我呢见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：字符指针 buffer 指向内存中一段存储空间，len 是读写的字节数
注意：
ifs.read((char *)&p, sizeof(Person));
class Person
{
public:
char m_Name[ 64 ];
int m_Age;
};
void test02()
{
//1. 包含头文件
//2. 创建流对象
ifstream ifs;
//3. 打开文件，判断文件是否打开成功
ifs.open("person.txt", ios::in | ios::binary);
if( !ifs.is_open() )
{
cout << "文件打开失败！" << endl;
return;
}
//4. 读文件
Person p;
ifs.read((char *)&p, sizeof(Person));
cout << "姓名：" << p.m_Name << endl
<< "年龄：" << p.m_Age << endl;
//5. 关闭文件
ifs.close();
}