【黑马程序员】C++核心编程2 -类与对象（封装、继承和多态）-this指针-友元-运算重载符-文本操作（附测试用例源码、测试结果图及详细注释）
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相关视频——黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程,学习编程不再难84-98
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(84-98)笔记——【黑马程序员】C++核心编程1 -内存分区模型-引用-函数提高附测试用例源码、测试结果图及详细注释
本篇文章详细的介绍了C++的三大特性——封装、继承和多态。同时也介绍了构造函数、析构函数、拷贝函数、 this指针、友元、运算重载符以及如何通过c++对文本内容进行操作的相关知识点。
在记录了视频中所讲内容的同时也在一些难点上加入了我自己的理解并附上了测试用例源码和测试结果图以此帮助大家理解每个知识点。 我相信只要你认真看完我的这几篇笔记一定会有很大的收获 \color{red}{我相信只要你认真看完我的这几篇笔记一定会有很大的收获} 我相信只要你认真看完我的这几篇笔记一定会有很大的收获
文章目录
4 类和对象
C++面向对象的三大特性为封装、继承、多态
C++认为万事万物都皆为对象对象上有其属性和行为
例如
人可以作为对象属性有姓名、年龄、身高、体重…行为有走、跑、唱、跳、打篮球、吃饭、…
车也可以作为对象属性有轮胎、方向盘、车灯…,行为有载人、放音乐、放空调…
具有相同性质的对象我们可以抽象称为类人属于人类车属于车类
4.1 封装
4.1.1 封装的意义
封装是C++面向对象三大特性之一
封装的意义
- 将属性和行为作为一个整体表现生活中的事物
- 将属性和行为加以权限控制
封装意义一
在设计类的时候属性和行为写在一起表现事物
语法 class 类名{ 访问权限 属性 / 行为 };
**示例1**设计一个圆类求圆的周长
示例代码
//圆周率
const double PI = 3.14;
//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体用来表现生活中的事物
//封装一个圆类求圆的周长
//class代表设计一个类后面跟着的是类名
class Circle
{
public: //访问权限 公共的权限
//属性
int m_r;//半径
//行为
//获取到圆的周长
double calculateZC()
{
//2 * pi * r
//获取圆的周长
return 2 * PI * m_r;
}
};
int main() {
//通过圆类创建圆的对象
// c1就是一个具体的圆
Circle c1;
c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作
//2 * pi * 10 = = 62.8
cout << "圆的周长为 " << c1.calculateZC() << endl;
system("pause");
return 0;
}
示例2 设计一个学生类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
示例2代码
class Student {
public:
void setName(string name) {
m_name = name;
}
void setID(int id) {
m_id = id;
}
void showStudent() {
cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
}
public:
string m_name;
int m_id;
};
int main() {
Student stu;
stu.setName("小明");
stu.setID(666);
stu.showStudent();
system("pause");
return 0;
}
封装意义二
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
- protected 保护权限
- private 私有权限
示例
//三种权限
//公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 protected 类内可以访问 类外不可以访问
//私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问
class Person
{
//姓名 公共权限
public:
string m_Name;
//汽车 保护权限
protected:
string m_Car;
//银行卡密码 私有权限
private:
int m_Password;
public:
void func() //如果在主函数中调用这个func函数则可以将三个参数全部成功赋值
{
m_Name = "张三";
m_Car = "拖拉机";
m_Password = 123456;
}
};
int main() {
Person p;
p.m_Name = "李四";
//p.m_Car = "奔驰"; //保护权限类外访问不到
//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到
system("pause");
return 0;
}
4.1.2 struct和class区别
在C++中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同
区别
- struct 默认权限为公共
- class 默认权限为私有
class C1
{
int m_A; //默认是私有权限
};
struct C2
{
int m_A; //默认是公共权限
};
int main() {
C1 c1;
c1.m_A = 10; //错误访问权限是私有
C2 c2;
c2.m_A = 10; //正确访问权限是公共
system("pause");
return 0;
}
4.1.3 成员属性设置为私有
**优点1**将所有成员属性设置为私有可以自己控制读写权限
**优点2**对于写权限我们可以检测数据的有效性
示例
class Person {
public:
//姓名设置可读可写
void setName(string name) {
m_Name = name;
}
string getName()
{
return m_Name;
}
//年龄设置为可读获取年龄
int getAge() {
return m_Age;
}
//情人设置为只写
void setLover(string lover) {
m_Lover = lover;
}
private:
string m_Name; //可读可写 姓名
int m_Age=50; //只读 年龄
string m_Lover; //只写 情人
};
int main() {
Person p;
//姓名设置
p.setName("张三");
cout << "姓名 " << p.getName() << endl;
//年龄设置
cout << "年龄 " << p.getAge() << endl;
//情人设置
p.setLover("老婆");
//cout << "情人 " << p.m_Lover << endl; //只写属性不可以读取
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状态对其使用后果是未知
同样的使用完一个对象或变量没有及时清理也会造成一定的安全问题
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要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。
- 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须手动调用。
- 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
- 程序在调用对象时候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,在名称前加上符号 ~
- 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
Person()
{
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数
~Person()
{
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01()
{
Person p;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.2.2 构造函数的分类及调用
两种分类方式
按参数分为 有参构造和无参构造
按类型分为 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
示例
//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造 无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造
class Person {
public:
//无参默认构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
Person p; //调用无参构造函数
}
//调用有参的构造函数
void test02() {
//2.1 括号法常用
Person p1; //默认构造参数调用
//Person p1(10); //有参构造函数
//Person p2(p1); //拷贝构造函数
//注意1调用无参构造函数不能加括号如果加了编译器认为这是一个函数声明
//Person p2();
//2.2 显式法
Person p2 = Person(10); //显式法这一行和下一行在一起也是显示法有参构造
Person p3 = Person(p2); //拷贝构造
//Person(10)单独写就是匿名对象 当前行结束之后马上析构系统会立刻回收掉该匿名对象
//注意2不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明如Person (p3)因为这样编译器会认为
//Person (p3)等价于Person p3上面已经定义了p3会报错重定义
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 有参构造
Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 拷贝构造
}
int main() {
test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
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通常有三种情况
- 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
示例
class Person {
public:
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//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 man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
Person newman2 = man; //拷贝构造
//Person newman3;
//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数赋值操作
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << (int *)&p1 << endl;
return p1;
}
void test03()
{
Person p = doWork2();
cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
在这段程序中仅调用了函数test3得到的结果如图。为什么会出现这个结果呢下面我详细的解释一下
1、因为调用了函数test3所以先调用了函数doWork2从而执行了person p1调用了无参构造函数。
2、执行 dowork2中输出p1地址的操作。
3、当函数dowork02返回p1时编译器会将p1通过拷贝构造函数拷贝出一个假设是p‘Person p = doWork2()就相当于p被赋值为p‘所以调用了拷贝构造函数。注意由上图可以看出p1与函数返回的编译器所创建的这个临时变量的地址是不一样的所以Person p = doWork2();并不是p拷贝了函数返回的编译器所创建的这个临时变量而是进行了一个赋值的操作故这一行并没调用拷贝构造函数
4、因为p1是局部变量存在于栈区所以当函数dowork2执行完之后 它的内存被释放p1被析构。从而调用了析构函数。
5、执行 函数test3中输出p地址的操作。
6、因为p也是是局部变量所以当函数test2执行完之后 它的内存被释放p被析构。从而调用了析构函数。
第28行和第31行中提到的拷贝构造函数和和赋值操作的区别可看下面这个链接
4.2.4 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
-
如果用户定义有参构造函数c++不在提供默认无参构造但是会提供默认拷贝构造
-
如果用户定义拷贝构造函数c++不会再提供其他构造函数
下面先验证下系统是否会提供默认拷贝构造函数首先我们自己定义一个拷贝构造函数看一下结果
class Person {
public:
//无参默认构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造编译器会自动添加拷贝构造并且做浅拷贝操作
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为 " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
上面的代码中我们自己定义了一个拷贝构造函数成功的把p1拷贝到了p2中。如果没有这个我们自己定义的拷贝构造函数结果会是怎么样呢还能成功将p1拷贝到了p2中吗来试一下
class Person {
public:
//无参默认构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造编译器会自动添加拷贝构造并且做浅拷贝操作
Person p2(p1);
cout << "p2的年龄为 " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
可以看到尽管我们删除了自己创建的拷贝构造函数p1还是成功的拷贝到了p2中这说明尽管我们没有自己定义拷贝构造函数但系统提供了默认的拷贝构造函数。
接着我们验证一下构造函数调用规则第一条如果用户定义有参构造函数c++不在提供默认无参构造但是会提供默认拷贝构造
class Person {
public:
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test02()
{
//如果用户提供有参构造编译器不会提供默认构造会提供拷贝构造
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造编译器会提供
}
int main() {
test02();
system("pause");
return 0;
}
在这段程序中我们定义了有参构造函数但没有定义无参构造函数程序报错显示Person p1;这一行没有合适的默认构造函数可用。从而验证了上面的结论。
然后我们验证一下构造函数调用规则第二条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:
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test02()
{
//如果用户提供有参构造编译器不会提供默认构造会提供拷贝构造
Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造会出错
Person p2(10); //用户提供的有参
Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造编译器会提供
}
int main() {
test02();
system("pause");
return 0;
}
不用编译都可以看到报错了也就验证了如果用户定义拷贝构造函数c++不会再提供其他构造函数。
4.2.5 深拷贝与浅拷贝
深浅拷贝是面试经典问题也是常见的一个坑
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
在下面的程序中我们定义了一个新的整形指针变量m_height并通过new为m_height在堆区开辟了新的空间。但前面讲到过堆区的空间需要程序员自己释放。所以在调用析构函数时应当释放m_height所占的空间。
class Person {
public:
//无参默认构造函数
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
}
//有参构造函数
Person(int age, int height) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
m_age = age;
m_height = new int(height);
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height;
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18, 180);
Person p2(p1);
cout << "p1的年龄 " << p1.m_age << " 身高 " << *p1.m_height << endl;
cout << "p2的年龄 " << p2.m_age << " 身高 " << *p2.m_height << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
但在运行后报了一个错误
为什么会出现这种情况呢
如上图如果是利用编译器提供的拷贝构造函数会做浅拷贝操作。首先创建p1时我们用new在堆区开辟了一块空间假设是0x0011来存放传入的height因此m_height=0x0011。
而将p1中的数据拷贝为p2后p2中m_height同样为0x0011。在函数调用完成后开始调用析构函数根据先进后出先处理p2而delete m_height会把堆区0x0011中的内存释放干净。到了p1时又会用delete m_height来释放0x0011中的内存但这块内存已经被p2释放过了p1再去释放就是非法操作了。
所以浅拷贝带来的问题就是堆区的重复释放。
浅拷贝的问题要利用深拷贝来解决。如图即自己定义一个拷贝构造函数使p2拷贝p1时换另一块地址来存储Height的值。
所以我们要在类中自己定义一个拷贝构造函数
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
//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问题
m_age = p.m_age;
m_height = new int(*p.m_height);
}
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
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... {}
示例
class Person {
public:
传统方式初始化
//Person(int a, int b, int c) {
// m_A = a;
// m_B = b;
// m_C = c;
//}
//初始化列表方式初始化
Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
void PrintPerson() {
cout << "mA:" << m_A << endl;
cout << "mB:" << m_B << endl;
cout << "mC:" << m_C << endl;
}
private:
int m_A;
int m_B;
int m_C;
};
int main() {
Person p(1, 2, 3);
p.PrintPerson();
system("pause");
return 0;
}
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我们称该成员为 对象成员
例如
class A {}
class B
{
A a
}
类对象为类的实例化B类中有对象a作为成员a为对象成员
那么当创建B对象时A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后
示例
class Phone
{
public:
Phone(string name)
{
m_PhoneName = name;
cout << "Phone构造" << endl;
}
~Phone()
{
cout << "Phone析构" << endl;
}
string m_PhoneName;
};
class Person
{
public:
//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
{
cout << "Person构造" << endl;
}
~Person()
{
cout << "Person析构" << endl;
}
void playGame()
{
cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
}
string m_Name;
Phone m_Phone;
};
void test01()
{
//当类中成员是其他类对象时我们称该成员为 对象成员
//构造的顺序是 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
Person p("张三" , "苹果X");
p.playGame();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
由结果可以看到当类中成员是其他类对象时我们称该成员为对象成员。构造的顺序是 先调用对象成员的构造再调用本类构造。而析构顺序与构造顺序相反。
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 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好这块内存在程序的整个运行期间都存在。
- 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
示例1 静态成员变量
class Person
{
public:
static int m_A; //静态成员变量
//静态成员变量特点
//1 在编译阶段分配内存
//2 类内声明类外初始化
//3 所有对象共享同一份数据
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
p1.m_A = 100;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
Person p2;
p2.m_A = 200;
cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
//2、通过类名
cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
首先上面这段代码介绍了静态成员变量的两种访问方式一种是通过对象一种是通过类名。
其次体现了静态成员变量类内声明static int m_A类外初始化int Person::m_A = 10;的特点。
最后也体现出了静态成员变量所有对象共享同一份数据的特点。先创建了p1然后通过对象对静态成员变量m_A赋值p1.m_A = 100随后又创建了p2也通过对象对静态成员变量m_A赋值p2.m_A = 200通过结果图我们能看到p1.m_A和p2.m_A的值均为200。
同时要注意静态成员变量也是有访问权限的如果你把静态成员变量写在类内的private下那你就无法进行类外赋值。
示例2 静态成员函数
class Person
{
public:
//静态成员函数特点
//1 程序共享一个函数
//2 静态成员函数只能访问静态成员变量
static void func()
{
cout << "func调用" << endl;
m_A = 100;
//m_B = 100; //错误不可以访问非静态成员变量
}
static int m_A; //静态成员变量
int m_B; //
private:
//静态成员函数也是有访问权限的
static void func2()
{
cout << "func2调用" << endl;
}
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
//静态成员变量两种访问方式
//1、通过对象
Person p1;
p1.func();
//2、通过类名
Person::func();
//Person::func2(); //私有权限访问不到
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
为什么说静态成员函数特点有一条是程序共享一个函数呢因为由上面的程序Person::func() 可以看到即使我们不创建对象仅仅通过类名也能够调用该函数。
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
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属于类的对象上非静态成员函数不属于
我们来验证一下上面的结论首先测试一下一个空的类所占内存字节数是多少
class Person {
};
int main() {
cout << "size of Person"<<sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
由结果图可以看到空对象占用内存空间为1为什么呢这是因为空对象也需要占用内存空间所以C++编译器会给每个空对象分配一个字节空间。每个空对象都会有一个独一无二的地址。
那如果类中仅有一个整型变量它会占用多大的内存空间呢
class Person {
int m_a;
};
int main() {
cout << "size of Person = "<<sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
答案是4。如果类是空的需要分配一个字节如果有一个整型变量则直接分配四个字节就行了这样也就实现了不同类之间的区分不需要再加一个字节。同时这也侧面验证了非静态成员变量属于类的对象上
我们再来验证一下静态成员变量、静态成员函数和非静态成员函数是否属于类的对象呢
class Person {
public:
//静态成员变量不占对象空间
static int mB;
//函数也不占对象空间所有函数共享一个函数实例
void func() {
}
//静态成员函数也不占对象空间
static void sfunc() {
}
};
int main() {
cout << "size of Person = " << sizeof(Person) << endl;
system("pause");
return 0;
}
可以看到静态成员变量、静态成员函数和非静态成员函数都不属于类的对象
4.3.2 this指针概念
通过4.3.1我们知道在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
那么问题是这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢
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
- 在类的非静态成员函数中返回对象本身可使用return *this
看完上面这段话大家是不是还是不太清楚啊别急下面我来详细解释一下this的用途先看下面这段代码
class Person
{
public:
Person(int age)
{
age = age;
}
int age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
咦为什么p1.age不等于10呢这是因为age = age 中的两个age被认为与形参age是相同的而跟成员变量age没关系。
而在使用this以后就能避免同名的形参与成员变量无法被区分这种问题代码如下图
class Person
{
public:
Person(int age)
{
//1、当形参和成员变量同名时可用this指针来区分
this->age = age;
}
int age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
再来看下面这段代码我们希望把p2中的age加上三个p1中的age但最后报错了。为什呢因为PersonAddPerson函数的返回值为空所以调用一次后就没办法继续再调用了。
class Person
{
public:
Person(int age)
{
this->age = age;
}
void PersonAddPerson(Person p)
{
this->age += p.age;
//返回对象本身
}
int age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
Person p2(10);
p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);//p2.PersonAddPerson(p1)后返回值为空已经没办法在再用函数了
cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
而如果我们把代码修改一下使用this指针来返回类对象p2那么就可以实现连续调用函数PersonAddPerson。代码如下
class Person
{
public:
Person(int age)
{
this->age = age;
}
Person& PersonAddPerson(Person p)
{
this->age += p.age;
//因为是p2调用的函数所以this指针指向p2所以*this指向的就是p2这个对象的本体
//因为返回的是本体所以要以引用的方式返回
return *this;
}
int age;
};
void test01()
{
Person p1(10);
Person p2(10);
//链式编程思想
p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
还有一点需要注意上面这段代码的第10行表示的是返回引用如果去掉&直接返回值那么上面这段代码所输出的结果是多少呢
答案是20。为什么呢因为在第一次调用函数时p2.age成功的加上了p1.age变为了20但函数返回的却不再是p2的本体它调用了拷贝构造函数关于这里为什么会调用拷贝函数上面的小章节讲过调用拷贝函数的时机拷贝了p2返回的是一个新的类对象假设是p2‘而p2‘又调用函数在p2‘.age加上了p1.age的同时又返回了一个新的类对象循环往复。
所以如果函数以值的方式返回就会返回一个创的新对象。如果以引用的方式返回就会返回本体。
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
示例
//空指针访问成员函数
class Person {
public:
void ShowClassName() {
cout << "我是Person类!" << endl;
}
void ShowPerson() {
//if (this == NULL) {
// return;
//}
cout << mAge << endl;
}
public:
int mAge;
};
void test01()
{
Person * p = NULL;
p->ShowClassName(); //空指针可以调用成员函数
p->ShowPerson(); //但是如果成员函数中用到了this指针就不可以了
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
如果运行一下上面这个程序你会发现第23行是可以运行的而第24行则会报错。这是因为第13行输出mAge时系统会自动加上this表示这是当前对象的属性从而这行代码变成了cout << this->mAge << endl而this此时指向的Person是一个空指针无实体所以这个this根本没有指向确切的数据是一个空的值它也就没办法访问mAge属性.
所以需要第10-13行的代码来对this进行一个判断。这样即使this为空代码也不会崩不为空则正常输出提高了代码的健壮性。
4.3.4 const修饰成员函数
常函数
- 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数
- 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后在常函数中依然可以修改
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
首先看下面这段代码它验证了常函数内不可以修改成员属性图中m_A报的错是表达式必须是可修改的左值。也验证了成员属性声明时加关键字mutable后在常函数中依然可以修改。
那么为什么常函数内成员属性就不能修改呢其实是因为this指针的本质是一个指针常量指针的指向对象不可修改谁调用了函数this指针就会指向谁。但如果不加constthis指针指向的值是可以修改的。此时this指针也就相当于 Person* const this
而加了constthis指针所指向的值也不能修改了此时this指针相当于const Person* const this.
所以在成员函数后面加const修饰的是this指针让指针指向的值也不可以修改。
关于常对象的特点可以看下面这段程序。常对象是不允许修改自己的属性的
4.4 友元
生活中你的家有客厅(Public)有你的卧室(Private)
客厅所有来的客人都可以进去但是你的卧室是私有的也就是说只有你能进去
但是呢你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。
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的技术
友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员
友元的关键字为 friend
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
通过在类中加一个函数的声明写在最上面就行不一定非要在public下并在函数声明前面加上关键字 friend即可访问类内的私有成员。
class Building
{
//告诉编译器 goodGay全局函数 是 Building类的好朋友可以访问类中的私有内容
friend void goodGay(Building * building);
public:
Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom; //卧室
};
//全局函数
void goodGay(Building * building)
{
cout << "好基友正在访问 " << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问 " << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
Building b;
goodGay(&b);
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.2 类做友元
说明一下下面这段代码的流程主函数调用test01→test01中创建一个goodGay类对象 gg →调用goodGay初始构造函数对gg初始化也就是building = new Building相当于创建了一个Building对象→调用Building初始构造函数 对m_SittingRoom和m_BedRoom进行赋值→gg.visit()调用了visit函数打印building->m_SittingRoom和m_BedRoom
class Building;
class goodGay
{
public:
goodGay();
void visit();//参观函数访问Building内的属性
private:
Building *building; //定义一个Building类的指针又因为Building在下面所以第一行先声明了有Building这个类
};
class Building
{
//告诉编译器 goodGay类是Building类的好朋友可以访问到Building类中私有内容
friend class goodGay;
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
//可以类外写Building的构造函数
Building::Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
//创建建筑物对象
building = new Building;
}
//注意这个在类外构造成员函数的方法不是 goodGay::void visit()喔
void goodGay::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void test01()
{
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.4.3 成员函数做友元
这段代码总体上跟上面的差不多看不懂的话看一下上面那一节的解释即可。注意第18行的写法
class Building;
class goodGay
{
public:
goodGay(); //初始构造函数先声明在下面类外定义
void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友可以发访问Building中私有内容
void visit2();
private:
Building *building;
};
class Building
{
//告诉编译器 goodGay类中的visit成员函数 是Building好朋友可以访问私有内容
friend void goodGay::visit();
public:
Building();
public:
string m_SittingRoom; //客厅
private:
string m_BedRoom;//卧室
};
Building::Building()
{
this->m_SittingRoom = "客厅";
this->m_BedRoom = "卧室";
}
goodGay::goodGay()
{
building = new Building;
}
void goodGay::visit()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}
void goodGay::visit2()
{
cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl; //这一行运行的话会出错
}
void test01()
{
goodGay gg;
gg.visit();
}
int main(){
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.5 运算符重载
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
下面这段代码展示了如何利用成员函数实现以及如何利用全局函数实现+ 号运算符重载
class Person {
public:
Person() {};
Person(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
//成员函数实现 + 号运算符重载
Person operator+(const Person& p) {
Person temp;
temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
return temp;
}
public:
int m_A;
int m_B;
};
//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
// Person temp(0, 0);
// temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
// temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
// return temp;
//}
//运算符重载 可以发生函数重载
Person operator+(const Person& p2, int val)
{
Person temp;
temp.m_A = p2.m_A + val;
temp.m_B = p2.m_B + val;
return temp;
}
void test() {
Person p1(10, 10);
Person p2(20, 20);
//成员函数方式
Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;
Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
总结1对于内置的数据类型的表达式的的运算符是不可能改变的
总结2不要滥用运算符重载
4.5.2 左移运算符重载
作用可以输出自定义数据类型
它只能通过全局函数来实现使用成员函数无法得到想要的效果。
class Person {
friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);
public:
Person(int a, int b)
{
this->m_A = a;
this->m_B = b;
}
private:
int m_A;
int m_B;
};
//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
return out;
}
void test() {
Person p1(10, 20);
cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
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
4.5.3 递增运算符重载
作用 通过重载递增运算符实现自己的整型数据
class MyInteger {
friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);
public:
MyInteger() {
m_Num = 0;
}
//前置++之所以返回引用是因为有时会出现++(++a)这种连续递增的情况
MyInteger& operator++() {
//先++
m_Num++;
//再返回
return *this;
}
//后置++之所以不返回引用是因为temp是局部变量会被释放掉
MyInteger operator++(int) { //int代表站位参数可以用于区分前置和后置递增
//先返回
MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值然后让本身的值加1但是返回的是以前的值达到先返回后++
m_Num++;
return temp;
}
private:
int m_Num;
};
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
out << myint.m_Num;
return out;
}
//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
MyInteger myInt;
cout << ++myInt << endl;
cout << myInt << endl;
}
//后置++ 先返回 再++
void test02() {
MyInteger myInt;
cout << myInt++ << endl;
cout << myInt << endl;
}
int main() {
test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
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
示例
class Person
{
public:
Person(int age)
{
//将年龄数据开辟到堆区
m_Age = new int(age);
}
//重载赋值运算符 返回引用则是为了保证能连等比如a=b=c
Person& operator=(Person &p)
{
//先判断是否由属性在堆区如果有的话释放干净
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
//编译器提供的代码是浅拷贝
//m_Age = p.m_Age;
//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
m_Age = new int(*p.m_Age);
//返回自身
return *this;
}
~Person()
{
if (m_Age != NULL)
{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
}
//年龄的指针
int *m_Age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
Person p2(20);
Person p3(30);
p3 = p2 = p1; //赋值操作
cout << "p1的年龄为" << *p1.m_Age << endl;
cout << "p2的年龄为" << *p2.m_Age << endl;
cout << "p3的年龄为" << *p3.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
//int a = 10;
//int b = 20;
//int c = 30;
//c = b = a;
//cout << "a = " << a << endl;
//cout << "b = " << b << endl;
//cout << "c = " << c << endl;
system("pause");
return 0;
}
4.5.5 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
示例
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
};
bool operator==(Person & p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool operator!=(Person & p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01()
{
//int a = 0;
//int b = 0;
Person a("孙悟空", 18);
Person b("孙悟空", 18);
if (a == b)
{
cout << "a和b相等" << endl;
}
else
{
cout << "a和b不相等" << endl;
}
if (a != b)
{
cout << "a和b不相等" << endl;
}
else
{
cout << "a和b相等" << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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调用因此称为仿函数
- 仿函数没有固定写法非常灵活
示例
class MyPrint
{
public:
void operator()(string text)
{
cout << text << endl;
}
};
void test01()
{
//重载的操作符 也称为仿函数
MyPrint myFunc;
myFunc("hello world");
}
class MyAdd
{
public:
int operator()(int v1, int v2)
{
return v1 + v2;
}
};
void test02()
{
MyAdd add;
int ret = add(10, 10);
cout << "ret = " << ret << endl;
//匿名对象调用通过MyAdd()创建了一个匿名对象
cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
4.6 继承
继承是面向对象三大特性之一
有些类与类之间存在特殊的关系例如下图中
我们发现定义这些类时下级别的成员除了拥有上一级的共性还有自己的特性。
这个时候我们就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
例如我们看到很多网站中都有公共的头部公共的底部甚至公共的左侧列表只有中心内容不同
接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容看一下继承存在的意义以及好处
普通实现
//Java页面
class Java
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...公共头部" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...公共头部" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...公共头部" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下 " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下 " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下 " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
继承实现
在上面那段代码中我们分别创建了Java、Python以及CPP三个类并在三个类中均创建了四个成员函数我们可以看到前三个成员函数明显是一样的。但我们却要在三个类中都写一遍这是很不方便的。这时我们就可以利用c++中的继承特性来简化代码。
请看下面的代码我们首先创建一个公共的类BasePage将之前Java、Python以及CPP三个类中相同的成员函数都放在这个类里而不相同的内容则不动。同时在定义类时采用 class Java : public BasePage 这种写法来继承BasePage中所有的内容。这样我们就不需要把相同的内容在每个类中写一遍也达到了与上面代码相同的结果。
继承实现
//公共页面
class BasePage
{
public:
void header()
{
cout << "首页、公开课、登录、注册...公共头部" << endl;
}
void footer()
{
cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
}
void left()
{
cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
}
};
//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "JAVA学科视频" << endl;
}
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "Python学科视频" << endl;
}
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
void content()
{
cout << "C++学科视频" << endl;
}
};
void test01()
{
//Java页面
cout << "Java下载视频页面如下 " << endl;
Java ja;
ja.header();
ja.footer();
ja.left();
ja.content();
cout << "--------------------" << endl;
//Python页面
cout << "Python下载视频页面如下 " << endl;
Python py;
py.header();
py.footer();
py.left();
py.content();
cout << "--------------------" << endl;
//C++页面
cout << "C++下载视频页面如下 " << endl;
CPP cp;
cp.header();
cp.footer();
cp.left();
cp.content();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
继承的好处可以减少重复的代码
语法class 子类 继承方式public是公共继承还有别的继承方式 父类
class A : public B;
A 类称为子类 或 派生类
B 类称为父类 或 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。
从基类继承过过来的表现其共性而新增的成员体现了其个性。
4.6.2 继承方式
继承的语法class 子类 : 继承方式 父类
继承方式一共有三种
- 公共继承
- 保护继承
- 私有继承
由下面这张图可以看到
- 父类中私有的内容无论用什么继承方式子类均无法访问。
- 如果采用公有继承方式子类中访问内容的权限与父类中的保持一致。
- 如果采用保护继承方式父类中无论是公共访问权限下的内容还是保护权限下的访问内容在子类中均变为保护权限下的内容。
- 如果采用私有继承方式父类中无论是公共访问权限下的内容还是保护权限下的访问内容在子类中均变为私有权限下的内容。
公共继承
class Base1
{
public:
int m_A;
protected:
int m_B;
private:
int m_C;
};
//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
void func()
{
m_A; //可访问 public权限
m_B; //依旧是保护权限可访问 protected权限
//m_C; //不可访问
}
};
void myClass()
{
Son1 s1;
s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限m_B是保护权限没有办法在类外访问
}
保护继承
//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; //可访问 protected权限
m_B; //可访问 protected权限
//m_C; //父类的私有成员不可访问
}
};
void myClass2()
{
Son2 s;
//s.m_A; //是保护权限不可在类外访问
}
私有继承
/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; //可访问 private权限
m_B; //可访问 private权限
//m_C; //不可访问
}
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
void func()
{
//类Son3是私有继承所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
//m_A;
//m_B;
//m_C;
}
};
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
示例
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
};
//公共继承
class Son :public Base
{
public:
int m_D;
};
void test01()
{
cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
结论 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
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
示例
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 test01()
{
//继承中 先调用父类构造函数再调用子类构造函数析构顺序与构造相反
Son s;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结继承中 先调用父类构造函数再调用子类构造函数析构顺序与构造相反
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
示例
class Base {
public:
Base()
{
m_A = 100;
}
void func()
{
cout << "Base - func()调用" << endl;
}
void func(int a)
{
cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
class Son : public Base {
public:
Son()
{
m_A = 200;
}
//当子类与父类拥有同名的成员函数子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数需要加父类的作用域
void func()
{
cout << "Son - func()调用" << endl;
}
public:
int m_A;
};
void test01()
{
Son s;
cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
s.func();
s.Base::func();
s.Base::func(10);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
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加作用域可以访问到父类中同名函数
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
示例
class Base {
public:
static void func()
{
cout << "Base - static void func()" << endl;
}
static void func(int a)
{
cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
}
static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;
class Son : public Base {
public:
static void func()
{
cout << "Son - static void func()" << endl;
}
static int m_A;
};
int Son::m_A = 200;
//同名成员属性
void test01()
{
//通过对象访问
cout << "通过对象访问 " << endl;
Son s;
cout << "Son 下 m_A = " << s.m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
//通过类名访问
cout << "通过类名访问 " << endl;
cout << "Son 下 m_A = " << Son::m_A << endl;
cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}
//同名成员函数
void test02()
{
//通过对象访问
cout << "通过对象访问 " << endl;
Son s;
s.func();
s.Base::func();
cout << "通过类名访问 " << endl;
Son::func();
Son::Base::func();
//出现同名子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数需要加作作用域访问
Son::Base::func(100);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样只不过有两种访问的方式通过对象 和 通过类名
4.6.7 多继承语法
C++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...
多继承可能会引发父类中有同名成员出现需要加作用域区分
C++实际开发中不建议用多继承
示例
class Base1 {
public:
Base1()
{
m_A = 100;
}
public:
int m_A;
};
class Base2 {
public:
Base2()
{
m_A = 200; //开始是m_B 不会出问题但是改为mA就会出现不明确
}
public:
int m_A;
};
//语法class 子类继承方式 父类1 继承方式 父类2
class Son : public Base2, public Base1
{
public:
Son()
{
m_C = 300;
m_D = 400;
}
public:
int m_C;
int m_D;
};
//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
Son s;
cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
cout << s.Base1::m_A << endl;
cout << s.Base2::m_A << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结 多继承中如果父类中出现了同名情况子类使用时候要加作用域
4.6.8 菱形继承
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者两个派生类
这种继承被称为菱形继承或者钻石继承
典型的菱形继承案例
菱形继承问题
-
羊继承了动物的数据驼同样继承了动物的数据当羊驼使用数据时就会产生二义性。 -
羊驼继承自动物的数据继承了两份其实我们应该清楚这份数据我们只需要一份就可以。
示例
class Animal
{
public:
int m_Age;
};
//继承前加virtual关键字后变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};
void test01()
{
SheepTuo st;
//虚继承以后m_Age相当于共享了所以以最后的赋值为准同时st.m_Age不再需要指明作用域,可以直接打印
st.Sheep::m_Age = 100;
st.Tuo::m_Age = 200;
cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;
cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结
- 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据导致资源浪费以及毫无意义
- 利用虚继承可以解决菱形继承问题
4.7 多态
4.7.1 多态的基本概念
多态是C++面向对象三大特性之一
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
下面通过案例进行讲解多态
class Animal
{
public:
//Speak函数就是虚函数
//函数前面加上virtual关键字变成虚函数那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
virtual void speak()
{
cout << "动物在说话" << endl;
}
};
class Cat :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小猫在说话" << endl;
}
};
class Dog :public Animal
{
public:
void speak()
{
cout << "小狗在说话" << endl;
}
};
//我们希望传入什么对象那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定就是动态联编
void DoSpeak(Animal & animal) // Animal & animal = cat
{
animal.speak();
}
//
//多态满足条件
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数重写是指函数返回值的类型、函数名、参数列表完全相同
//多态使用
//父类指针或引用指向子类对象
void test01()
{
Cat cat;
DoSpeak(cat);
Dog dog;
DoSpeak(dog);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
如果将第6行的virtual去掉则运行的结果会是动物在说话。因为无论你在DoSpeak函数里传什么参数都会调用类Animal里的函数程序里已经通过void DoSpeak(Animal & animal)绑定了在编译阶段就能够确定函数地址。
所以如果想执行小猫在说话函数地址就不能提前绑定需要在运行阶段进行绑定
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
- 父类指针或引用指向子类对象
重写函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写
4.7.2 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
示例
//普通实现
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;
}
//如果要提供新的运算需要修改源码
//在真实开发中提倡 开闭原则
//开闭原则对扩展进行开发对修改进行关闭
}
public:
int m_Num1;
int m_Num2;
};
void test01()
{
//普通实现测试
Calculator c;
c.m_Num1 = 10;
c.m_Num2 = 10;
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;
}
//多态实现
//抽象计算器类
//多态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
class AbstractCalculator
{
public :
virtual int getResult()
{
return 0;
}
int m_Num1;
int m_Num2;
};
//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 + m_Num2;
}
};
//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 - m_Num2;
}
};
//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
int getResult()
{
return m_Num1 * m_Num2;
}
};
void test02()
{
//创建加法计算器
AbstractCalculator *abc = new AddCalculator; //父类的指针指向子类对象
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc; //用完了记得销毁
//创建减法计算器
abc = new SubCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
//创建乘法计算器
abc = new MulCalculator;
abc->m_Num1 = 10;
abc->m_Num2 = 10;
cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
delete abc;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
4.7.3 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那么这个子类也就无法实例化对象
示例
class Base
{
public:
//纯虚函数
//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
//抽象类无法实例化对象
//子类必须重写父类中的纯虚函数否则也属于抽象类
virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{
public:
virtual void func()
{
cout << "func调用" << endl;
};
};
void test01()
{
Base * base = NULL;
//base = new Base; // 错误抽象类无法实例化对象
base = new Son;
base->func();
delete base;//记得销毁
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.4 多态案例二-制作饮品
案例描述
制作饮品的大致流程为煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料
利用多态技术实现本案例提供抽象制作饮品基类提供子类制作咖啡和茶叶
示例
//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() = 0;
//冲泡
virtual void Brew() = 0;
//倒入杯中
virtual void PourInCup() = 0;
//加入辅料
virtual void PutSomething() = 0;
//规定流程
void MakeDrink() { //这个函数中里面四个函数的调用都是从子类的重写函数中去调用
Boil();
Brew();
PourInCup();
PutSomething();
}
};
//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮农夫山泉!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡咖啡!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入牛奶!" << endl;
}
};
//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
//烧水
virtual void Boil() {
cout << "煮自来水!" << endl;
}
//冲泡
virtual void Brew() {
cout << "冲泡茶叶!" << endl;
}
//倒入杯中
virtual void PourInCup() {
cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
}
//加入辅料
virtual void PutSomething() {
cout << "加入枸杞!" << endl;
}
};
//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
drink->MakeDrink();
delete drink;
}
void test01() {
DoWork(new Coffee);
cout << "--------------" << endl;
DoWork(new Tea);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.5 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
- 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别
- 如果是纯虚析构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(){}
示例
class Animal {
public:
Animal()
{
cout << "Animal 构造函数调用" << endl;
}
virtual void Speak() = 0;
//析构函数加上virtual关键字变成虚析构函数这样就可以解决第60行释放父类指针所
//指向的子对象时释放不干净的问题
//virtual ~Animal()
//{
// cout << "Animal虚析构函数调用" << endl;
//}
//纯虚析构需要声明也需要实现
//有了纯虚析构函数之后这个类也属于抽象类无法实例化对象
virtual ~Animal() = 0;
};
Animal::~Animal()
{
cout << "Animal 纯虚析构函数调用" << endl;
}
//和包含普通纯虚函数的类一样包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
class Cat : public Animal {
public:
Cat(string name)
{
cout << "Cat构造函数调用" << endl;
m_Name = new string(name);
}
virtual void Speak()
{
cout << *m_Name << "小猫在说话!" << endl;
}
~Cat()
{
cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
if (this->m_Name != NULL) {
delete m_Name;
m_Name = NULL;
}
}
public:
string *m_Name;
};
void test01()
{
Animal *animal = new Cat("Tom");
animal->Speak();
//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对象如果有堆区属性可能清理不干净造成内存泄漏
//怎么解决给基类增加一个虚析构函数
//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
delete animal;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
4.7.6 多态案例三-电脑组装
案例描述
电脑主要组成部件为 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
示例
#include<iostream>
using namespace std;
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
//抽象的计算函数
virtual void calculate() = 0;
};
//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
//抽象的显示函数
virtual void display() = 0;
};
//抽象内存条类
class Memory
{
public:
//抽象的存储函数
virtual void storage() = 0;
};
//电脑类
class Computer
{
public:
Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem)
{
m_cpu = cpu;
m_vc = vc;
m_mem = mem;
}
//提供工作的函数
void work()
{
//让零件工作起来调用接口
m_cpu->calculate();
m_vc->display();
m_mem->storage();
}
//提供析构函数 释放3个电脑零件
~Computer()
{
//释放CPU零件
if (m_cpu != NULL)
{
delete m_cpu;
m_cpu = NULL;
}
//释放显卡零件
if (m_vc != NULL)
{
delete m_vc;
m_vc = NULL;
}
//释放内存条零件
if (m_mem != NULL)
{
delete m_mem;
m_mem = NULL;
}
}
private:
CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
VideoCard * m_vc; //显卡零件指针
Memory * m_mem; //内存条零件指针
};
//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Intel的CPU开始计算了" << endl;
}
};
class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Intel的显卡开始显示了" << endl;
}
};
class IntelMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Intel的内存条开始存储了" << endl;
}
};
//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
virtual void calculate()
{
cout << "Lenovo的CPU开始计算了" << endl;
}
};
class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
virtual void display()
{
cout << "Lenovo的显卡开始显示了" << endl;
}
};
class LenovoMemory :public Memory
{
public:
virtual void storage()
{
cout << "Lenovo的内存条开始存储了" << endl;
}
};
void test01()
{
//第一台电脑零件
CPU * intelCpu = new IntelCPU;
VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
Memory * intelMem = new IntelMemory;
cout << "第一台电脑开始工作" << endl;
//创建第一台电脑
Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
computer1->work();
delete computer1;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第二台电脑开始工作" << endl;
//第二台电脑组装
Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
computer2->work();
delete computer2;
cout << "-----------------------" << endl;
cout << "第三台电脑开始工作" << endl;
//第三台电脑组装
Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
computer3->work();
delete computer3;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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++中对文件操作需要包含头文件 < fstream >
文件类型分为两种
- 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
- 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 <fstream>
-
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
示例
#include <fstream>
void test01()
{
ofstream ofs;
ofs.open("test.txt", ios::out);
ofs << "姓名张三" << endl;
ofs << "性别男" << endl;
ofs << "年龄18" << endl;
ofs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
按照上图中的打开所在的文件夹就能够找到我们创建的文件了
打开后就能看到我们已经成功的在text文件夹里写入了内容
总结
- 文件操作必须包含头文件 fstream
- 读文件可以利用 ofstream 或者fstream类
- 打开文件时候需要指定操作文件的路径以及打开方式
- 利用<<可以向文件中写数据
- 操作完毕要关闭文件
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于比较多
读文件步骤如下
-
包含头文件
#include <fstream>
-
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();
示例
#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
ifstream ifs;
ifs.open("test.txt", ios::in);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
//第一种方式
//char buf[1024] = { 0 };
//while (ifs >> buf) //在读到头之后会返回一个假标志
//{
// 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;
//}
char c;
while ((c = ifs.get()) != EOF) //EOF为文件尾部的标志
{
cout << c;
}
ifs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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
示例
#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
//二进制文件 写文件
void test01()
{
//1、包含头文件
//2、创建输出流对象
ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
//3、打开文件 //可以通过第三步打开文件。也可以通过第二步直接打开从而省略第三步
//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);
Person p = {"张三" , 18};
//4、写文件
ofs.write((const char *)&p, sizeof(p)); //直接写&p返回的是Person*不符合函数要求传入的参数类型所以要强制转换
//5、关闭文件
ofs.close();
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
可以看到方框前面都是乱码以二进制的方式写入是这样只要后面读出来的数据是正确的就可以了
总结
- 文件输出流对象 可以通过write函数以二进制方式写数据
5.2.2 读文件
二进制方式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);
参数解释字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数
示例
#include <fstream>
#include <string>
class Person
{
public:
char m_Name[64];
int m_Age;
};
void test01()
{
ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open())
{
cout << "文件打开失败" << endl;
}
Person p;
ifs.read((char *)&p, sizeof(p));
cout << "姓名 " << p.m_Name << " 年龄 " << p.m_Age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
文件输入流对象 可以通过read函数以二进制方式读数据