C++核心编程笔记合集

CtrlX

发布于 2023-03-21 11:27:49

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发布于 2023-03-21 11:27:49

文章被收录于专栏：C++核心编程C++核心编程

内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为5个区域

运行前：

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（静态区）：存放全局变量和静态变量以及常量
常量区：常量存储在这里，不允许修改

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
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

程序运行前

分析

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.

全局区还包含了常量区, 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==.

示例

原理：对比不同类型数据的地址区分区域划分。

//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//const修饰的全局变量：全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {

	//局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;

	cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;//(int)将地址信息转成10进制
	cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

	cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
	cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;

	//静态变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;

	cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;
    
	//常量
    //1，字符串常量
	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;
	//2.1const修饰的全局变量：全局常量
	cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;
	//2.2const修饰的局部变量
	const int c_l_a = 10;
	const int c_l_b = 10;
	cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

打印结果：

局部变量在一个段里；全局变量、静态变量、其他常量在另一个段里。

实例刨析：

局部变量：函数体内（栈区）

全局变量：函数体外

静态变量：函数体内（普通变量前加static）

常量：函数体内

1.字符串常量

2.const修饰的变量

（1）const修饰的全局变量：全局常量

（2）const修饰的局部变量（不在全局区；栈区）

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
全局区的常量区中存放 const修饰的全局常量和字符串常量

易混点

区分静态变量（static）与const修饰的局部变量

PS：全局变量和静态变量

1.从作用域看：

（1）全局变量具有全局作用域。全局变量只需在一个源文件中定义，就可以作用于所有的源文件。当然，其他不包括全局变量定义的源文件需要用extern关键字再次声明这个全局变量。

（2）静态局部变量具有局部作用域。它只被初始化一次，自从第一次初始化直到程序与你新内阁结束都一直存在，他和全局变量的区别在于全局变量对所有的函数都是可见的，而静态局部变量只对定义自己的函数体始终可见。

（3）局部变量也只有局部作用域，他是自动对象，他在程序运行期间不是一直存在，而是只在函数执行期间存在，函数的一次调用结束后，变量就被撤销，其所占用的内存也被收回。

（4）静态全局变量也具有全局作用域，他与全局变量的区别在于如果程序包含多个文件的话，他作用于定义它的文件里，不能作用到其他文件里，即被static关键字修饰过的变量具有文件作用域。这样即使两个不同的源文件都定义了相同的静态全局变量，他们也是不同的变量

2.从分配内存空间看：

全局变量、静态局部变量、静态全局变量都在静态存储区分配空间，而局部变量在栈分配空间。

1、静态变量会被放在程序的静态数据存储区里，这样可以在下一次调用的时候还可以保持原来的赋值。这一点是他与堆栈变量和堆变量的区别

2、变量用static告知编译器，自己仅仅在变量的作用域范围内可见。这一点是他与全局变量的区别。

全局变量：用extern声明，也称之为外部变量，是在方法外部定义的变量。它不属于哪个方法，而是属于整个源程序。作用域是整个源程序。如果全局变量和局部变量重名，则在局部变量作用域内，全局变量被屏蔽，不起作用。编程时候尽量不使用全局变量。

静态变量：用static声明，从面向对象的角度触发，当需要一个数据对象为整类而非某个对象服务，同时有力求不破坏类的封装性，既要求此成员隐藏在类的内部，有要求对外不可见的时候，就可以使用static。

静态变量的优点：

节省内存。静态变量只存储一处，但供所有对象使用。
它的值是可以更新的。
可提高时间效率。只要某个对象对静态变量更新一次，所有的对象都能访问更新后的值。

程序运行后

栈区分析

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

示例

int * func()
{
	int a = 10;//局部变量存放在栈区，栈区的数据在函数执行完成后自动释放。
	return &a;//返回局部变量的地址
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

易错点

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，函数运行结束后函数内的局部变量被释放，将无法使用传回的函数体内的局部变量的地址！

注意：根据编译器不同，编译器有时会保留，但是注意不要这么做！

图片刨析：假设编译器只会保留一次函数体内局部变量的地址，即传出的地址只能调用一次。

如果假设成立，那么*func()的调用将不受次数限制，因为func()每次传回的都是最新的地址，而*p只能调用一次，因为*p经过了局部变量的存储，编译器保留了一次地址后将地址释放之后p地址将失效，无法继续访问。

堆区分析

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

示例

int* func()
{
	int* a = new int(10);//利用new关键字将数据开辟到堆区
	return a;//只针的本质是局部变量，放在栈上，指针保存的数据是放在堆区的
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;
    
	system("pause");

	return 0;
}

注意点

int(10)是编译器在栈区暂时虚拟出的一块空间，上图代码int* a表示并给这块内存起名为a，类比与4.2.2构造函数中的匿名对象：Person(10)单独写就是匿名对象（等同于int(10)存于栈上，加上new关键字就存在与堆区了。），特点：当前行结束之后，马上析构，即系统立即回收掉匿名对象。

构造函数相关代码对比：

//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

void test01() {
    //2.1  括号法（常用）
	Person p1;//调用无参构造函数，默认构造函数的调用
    Person p2(10);//有参构造函数
    Person p3(p2);//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); //相当于给匿名对象Person(10)起个名字叫p2
	Person p3 = Person(p2);
	//Person(10)单独写就是匿名对象（等同于int(10)存于栈上），特点：当前行结束之后，马上析构，即系统立即回收掉匿名对象。

	//2.3 隐式转换法（简化的显示法）
	Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
	Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 
    //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
	//Person (p5);等同于Person p5；

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

易错点

new int(10)返回的是地址，需要用指针接收！

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

new操作符

C++中利用==new==操作符在堆区开辟数据

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==

语法： new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1：基本语法

int* func()
{
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	//利用delete释放堆区数据
	delete p;

	//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：开辟数组

//堆区开辟数组
int main() {

	int* arr = new int[10];

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100;
	}

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
	//释放数组 delete 后加 []
	delete[] arr;

	system("pause");

	return 0;
}

易错点

释放数组要加中括号，如果不加中括号可能只会释放一个数据！

导图

扩展

C语言的内存模型分为5个区：栈区、堆区、静态区、常量区、代码区。

每个区存储的内容如下：

1、栈区：存放函数的参数值、局部变量等，由编译器自动分配和释放，通常在函数执行完后就释放了，其操作方式类似于数据结构中的栈。栈内存分配运算内置于CPU的指令集，效率很高，但是分配的内存量有限，比如iOS中栈区的大小是2M。

2、堆区：就是通过new、malloc、realloc分配的内存块，编译器不会负责它们的释放工作，需要用程序区释放。分配方式类似于数据结构中的链表。“内存泄漏”通常说的就是堆区。

3、静态区：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后，由系统释放。

4、常量区：常量存储在这里，不允许修改。

5、代码区：顾名思义，存放代码

引用

引用的基本使用

作用：给变量起别名

语法： 数据类型 &别名 = 原名

示例：

int main() {

	int a = 10;
	int &b = a;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	b = 100;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

引用注意事项

引用必须初始化
引用在初始化后，不可以改变

示例：

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	//int &c; //错误，引用必须初始化
	int &c = a; //一旦初始化后，就不可以更改
	c = b; //这是赋值操作，不是更改引用

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

引用做函数参数

作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点：可以简化指针修改实参

示例：

//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	mySwap01(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	mySwap02(&a, &b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	mySwap03(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

PS：值传递与地址传递的回顾：

值传递

所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传入给形参
值传递时，==如果形参发生，并不会影响实参==

示例：

void swap(int num1, int num2)
{
	cout << "交换前：" << endl;
	cout << "num1 = " << num1 << endl;
	cout << "num2 = " << num2 << endl;

	int temp = num1;
	num1 = num2;
	num2 = temp;

	cout << "交换后：" << endl;
	cout << "num1 = " << num1 << endl;
	cout << "num2 = " << num2 << endl;

	//return ; 当函数声明时候，不需要返回值，可以不写return
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	swap(a, b);

	cout << "mian中的 a = " << a << endl;
	cout << "mian中的 b = " << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：值传递时，形参是修饰不了实参的

地址传递

作用：利用指针作函数参数，可以修改实参的值

示例：

//值传递
void swap1(int a ,int b)
{
	int temp = a;
	a = b; 
	b = temp;
}
//地址传递
void swap2(int * p1, int *p2)
{
	int temp = *p1;
	*p1 = *p2;
	*p2 = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	swap1(a, b); // 值传递不会改变实参

	swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参

	cout << "a = " << a << endl;

	cout << "b = " << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递

引用传递

可以修饰实参。本质：接收(int *const a ,int * const b) 传入(&a,&b)，编译器自动把识别引用所以使用引用时只传入(a,b)即可。

注意：别名可以和原名相同

引用做函数返回值

分析

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的

注意：不要返回局部变量引用

用法：函数调用作为左值

示例

//返回局部变量引用
int& test01() {
	int a = 10; //局部变量
	return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
	static int a = 20;
	return a;
}

int main() {

	//不能返回局部变量的引用
	int& ref = test01();
	cout << "ref = " << ref << endl;//第一次结果正确，编译器做了保留
	cout << "ref = " << ref << endl;//第二次可能会输出乱码

	//如果函数做左值，那么必须返回引用
	int& ref2 = test02();
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

	test02() = 1000;

	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

解析：返回值类型后面加上and符int&相当于用引用的方式返回数据。如下图例子返回的是a的一个别名，再用一个别名ref去接收函数返回的别名，最终ref是a的一个别名。

上图结果：第二次输出就是乱码了，编译器不再保留改函数栈区数据a的地址！

但是加上static关键字后数据性质就不一样了，静态变量存贮与静态区，程序运行后释放！

可以作为左值就是可以进行和变量一样的操作，编译器不会报错。

PS：上图案例刨析

案例分析：函数返回值不能返回局部变量的引用 类比于 不能返回局部变量的地址

旧知识回顾：不能返回局部变量的地址

栈区：

由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：

int * func()
{
	int a = 10;
	return &a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;//第一次编译器可能会保留
	cout << *p << endl;//第二次直接会报错！取决于编译器。

	system("pause");

	return 0;
}

引用的本质

分析

本质：引用的本质在c++内部实现是一个指针常量（指针指向不可改）.

讲解示例：

//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
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，也说明为什么引用不可更改
	int& ref = a; 
	ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
    
	cout << "a:" << a << endl;
	cout << "ref:" << ref << endl;
    
	func(a);
	return 0;
}

结论：C++推荐用引用技术，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

图析

int * const ref = &a;指针常量，地址不可以改变，值可以改变，即引用的地址不可以改变，即引用不可更改

旧知回顾

引用注意事项

引用必须初始化
引用在初始化后，不可以改变

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

示例：

//引用使用的场景，通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
	//v += 10;
	cout << v << endl;
}

int main() {

	//int& ref = 10;  引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
	//加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
	const int& ref = 10;

	//ref = 100;  //加入const后不可以修改变量
	cout << ref << endl;

	//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
	int a = 10;
	showValue(a);

	system("pause");

	return 0;
}

加入const表示只读不可修改，防止误操作

实例刨析

既然引用的实质是指针，那我们可以利用指针的性质来进行一些实验性操作，见上图的demo1-demo3

多情况使用场景

demo1地址和值都不可以修改

只读不可修改，防止误操作

demo2指针常量，地址可变，值不可变

用于在函数体内给函数体外的变量更换别名，且别名只在函数体内有效

demo3常量指针，地址不变，值可以变

正常的值传递，可以简化指针值传递的繁琐操作

函数提高

函数默认参数

分析

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。

语法： 返回值类型函数名（参数= 默认值）{}

示例：

int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
	return a + b + c;
}

int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main() {

	cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
	cout << "ret = " << func(100) << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

PS：如果向函数传了数据就用所传的数据，如果没有传则用函数形参列表中的默认值。

注意事项

如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值

❌错误写法：b之后必须都有默认参数：c和d也必须有默认参数

✔正确写法

如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数

✔正确写法

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

示例：

//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
	cout << "this is func" << endl;
}

int main() {

	func(10,10); //占位参数必须填补

	system("pause");

	return 0;
}

函数重载

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 或者 个数不同 或者 顺序不同

注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

示例：

//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
	cout << "func 的调用！" << endl;
}
void func(int a)
{
	cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
	cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
	cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
	cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}

//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
//	cout << "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;
}

案例刨析

参数个数不同，图一为0个图二为1个

参数类型不同

参数顺序不同

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

示例：

//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件

void func(int &a)
{
	cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
	cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}


//2、函数重载碰到函数默认参数

void func2(int a, int b = 10)
{
	cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}

void func2(int a)
{
	cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}

int main() {
	
	int a = 10;
	func(a); //调用无const
	func(10);//调用有const


	//func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免

	system("pause");

	return 0;
}

案例刨析

引用作函数重载条件：函数参数类型不同

图一二这种情况表面属于重载，但实际上会报错！所以写函数重载时尽量避免使用默认参数！图三就可以正常运行。

注意：函数的返回值不可以作为函数重载的条件，条件见上面三条

导图

面向对象

封装

引入：

生活中充满复杂性，处理复杂性的方法之一就是简化和抽象。在计算中，为了根据信息与用户之间的接口来表示它，抽象是至关重要的。将问题的本质特征抽象出来，并根据特征来描述解决方案。抽象往往是用户定义类型的捷径，在C++中用户定义类型指的就是实现抽象接口的类设计。

封装是C++面向对象三大特性之一。

意义

将属性和行为作为一个整体
将属性和行为加以权限控制

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：

//学生类
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("德玛西亚");
	stu.setID(250);
	stu.showStudent();

	system("pause");

	return 0;
}

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：

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子类可以访问父类的保护内容
私有权限 private 类内可以访问类外不可以访问子类不可以访问父类的私有内容

示例：

//三种权限

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()
	{
		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;
}

类与结构的区别

引入：

类描述上像是包含成员函数以及public和private可见标签的结构声明，实际上C++对结构进行了扩展，使之具有与类相同的特性，他们只有唯一的区别是默认的访问权限不同。

关键区别：

在C++中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同

struct 默认权限为公共
class 默认权限为私有

应用场景：

C++程序员通常使用类来实现类描述，而把结构限制为只表示纯粹的数据对象。

代码分析：

class C1
{
	int  m_A; 
};

struct C2
{
	int m_A;
};

int main() {

	C1 c1;
	c1.m_A = 10; 

	C2 c2;
	c2.m_A = 10; 

	system("pause");return 0;
}

代码刨析：

class C1的默认访问权限是私有

struct C2的默认访问权限是公共

c1.m_A = 10; 报错，类的访问权限是私有

c2.m_A = 10; 正确，结构的访问权限是公共

设置成员属性为私有

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，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;
	}


	//获取年龄 
	int getAge() {
		return m_Age;
	}
	//设置年龄
	void setAge(int age) {
		if (age < 0 || age > 150) {
			cout << "You are too old!" << endl;
			return;
		}
		m_Age = age;
	}

private:
	string m_Name; //可读可写  姓名
	
	int m_Age; //只读  年龄
};


int main() {

	Person p;
	//姓名设置
	p.setName("张三");
	cout << "姓名： " << p.getName() << endl;

	//年龄设置
	p.setAge(50);
	cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

代码分析

可以利用类灵活的控制成员属性的读取与写入，还可以利用类中的成员函数检测数对数据进行操作，如检测写入数据的可行性与有效性。

案例1：设计立方体类

题目

设计立方体类(Cube)

求出立方体的面积和体积

分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

解析代码

解法一：

#include <iostream>
using namespace std;
class Cube
{
public:
    void setL(int l)
    {
        m_L = l;
    }
    int getL()
    {
        return m_L;
    }
    void setW(int w)
    {
        m_W = l;
    }
    int getW()
    {
        return m_W;
    }
    void setH(int h)
    {
        m_H = h;
    }
    int getH()
    {
        return m_H;
    }
    
    int calculateS()
    {
        return 2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;
    }
    int calculateV()
    {
        return m_L*m_W*m_H;
    }
    bool isSameByClass(Cube &c){//成员函数判断
    if (m_L = c.getL() && m_W = c.getW() && m_H = c.getH())
    {
        return true;
    }
    return false;//注意改代码规范写法。
}
private:
    int m_L;
    int m_W;
    int m_W;
}
bool isSame(Cube &c1,Cube &c2){//全局函数判断
    if (c1.getL() = c2.getL() && c1.getW() = c2.getW() && c1.getH() = c2.getH())
    {
        return true;
    }
    return false;//注意改代码规范写法。
}
int main()
{
    
    system("pause");return 0;
}

解法二：

#include <iostream>
using namespace std;
class Cube
{
public:
    void setCube(int a ;int b ;int c):m_L(a),m_W(b),m_H(c){}
    //int getCube(){}//解法二读取的局限性：一起处理所有的成员变量后无法处理再次共同读取，依旧只能单个读取。
    int getL()
    {
        return m_L;
    }
    int getW()
    {
        return m_W;
    }
    int getH()
    {
        return m_H;
    }
    
    int calculateS()
    {
        return 2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;
    }
    int calculateV()
    {
        return m_L*m_W*m_H;
    }
    bool isSameByClass(Cube &c){
    if (m_L = c.getL() && m_W = c.getW() && m_H = c.getH())
    {
        return true;
    }
    return false;//注意改代码规范写法。
}
private:
    int m_L;int m_W;int m_H;
}

bool isSame(Cube &c1,Cube &c2){
    if (c1.getL() = c2.getL() && c1.getW() = c2.getW() && c1.getH() = c2.getH())
    {
        return true;
    }
    return false;//注意改代码规范写法。
}

int main()
{
    
    system("pause");return 0;
}

实例刨析

求出立方体的面积和体积利用数学知识

面积公式：2*m_L*m_W + 2*m_L*m_H + 2*m_H*m_W;

体积公式：m_L*m_W*m_H;

PS：在编写函数判断两个立方体是否相同时利用引用&可以节省内存，实现代码优化。

案例2：点和圆的关系

回顾

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;
}

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

题目

设计一个圆形类（Circle），和一个点类（Point），计算点和圆的关系。

代码解析

#include<iostream>
using namespace std;

//点类
class Point
{
private:
    int m_X;int m_Y;
public:
    //设置读写权限
    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;
public:
    //设置读写权限，半径
    void setR(int r){m_R = r;}
    int getR(){return m_R;}
    //设置圆心
    void setCenter(Point center)
    {
        m_Center = center;
    }
    Point getCenter()
    {
        return m_Center;
    }
}
//判断点和园的位置关系
void isInCircle()
{
    //计算两点间的距离的平方
    int distance = 
        (c.getCenter().getX() - p.getX() * c.getCenter().getX() - p.getX()) +
        (c.getCenter().getY() - p.getY() * c.getCenter().getY() - p.getY());
    //计算半径平方
    int rDistance = c.getR() * c.getR();
    //判断
    if (distance = rDistance)
    {
        cout<<"圆上"<<endl;
    }
    else if (distance > rDistance)
    {
        cout<<"圆外"<<endl;
    }
    else
    {
        cout<<"圆圆内"<<endl;
    }
        
}

int main()
{
    
}

案例刨析

案例原理：通过比较点与圆心的距离与半径的距离来判断点与园的位置关系。

案例核心1：一个类可以作为另一个类的成员！

点类可以作为圆类的成员

案例核心2：可以把类拆到另外一个文件里面，头文件写声明，源文件写实现。

主体文件之用来存放判断点和圆的关系的函数和main函数，使程序的目的更加明确，代码更加易读。

分别创建点类和圆类.h的头文件用来存放类的声明，圆类和点类的.cpp源文件存放类的实现。

注意在两个文件的类里去除相应的内容！

注意在类的实现里要加上作用域，因为实现里不写类的声明！类的实现里需要引入头文件。

圆类的声明，圆类的实现。

注意要引入点类的头文件！

扩展：#pragma once

#pragma once是一个比较常用的C/C++预处理指令，只要在头文件的最开始加入这条预处理指令，就能够保证头文件只被编译一次。在C/C++中，在使用预编译指令#include的时候，为了防止重复引用造成二义性，通常有两种方式——

第一种是#ifndef指令防止代码块重复引用

第二种就是#pragma once指令，在想要保护的文件开头写入

#pragma once

#pragma once一般由编译器提供保证：同一个文件不会被包含多次。这里所说的”同一个文件”是指物理上的一个文件，而不是指内容相同的两个文件。无法对一个头文件中的一段代码作#pragma once声明，而只能针对文件。此方式不会出现宏名碰撞引发的奇怪问题，大型项目的编译速度也因此提供了一些。缺点是如果某个头文件有多份拷贝，此方法不能保证它们不被重复包含。在C/C++中，#pragma once是一个非标准但是被广泛支持的方式。

#pragma once方式产生于#ifndef之后。#ifndef方式受C/C++语言标准的支持，不受编译器的任何限制；而#pragma once方式有些编译器不支持(较老编译器不支持，如GCC 3.4版本之前不支持#pragmaonce)，兼容性不够好。#ifndef可以针对一个文件中的部分代码，而#pragma once只能针对整个文件。相对而言，#ifndef更加灵活，兼容性好，#pragma once操作简单，效率高。

专业扩展

什么是接口，以及接口与类的关系：

接口是一个共享框架，供两个系统交互时使用，对于类，我们说公共接口。公共时使用类的程序，交互系统由类对象组成，而接口由编写类的人提供的方法组成。

导图

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。

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（进行类初始化的操作）。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;
}

注意：在main函数中，只有构造没有析构，因为程序在system(“pause”)处暂停了程序，所以不会调用析构函数，当main函数运行完成前会自动调用析构函数。图二所示每次初始化对象时只调用一次。

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(默认构造函数)

按类型分为：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

1.括号法(常用)

2.显示法

3.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

void test01() {
    //2.1  括号法（常用）
	Person p1;//调用无参构造函数，默认构造函数的调用
    Person p2(10);//有参构造函数
    Person p3(p2);//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); //相当于给匿名对象Person(10)起个名字叫p2
	Person p3 = Person(p2);
	//Person(10)单独写就是匿名对象（等同于int(10)存于栈上），特点：当前行结束之后，马上析构，即系统立即回收掉匿名对象。

	//2.3 隐式转换法（简化的显示法）
	Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
	Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 
    //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
	//Person (p5);等同于Person p5；

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

PS：匿名对象特点：当行结束立即析构，如下图代码的执行顺序，一般的类在实例化后都是在当前函数执行完成后才析构。

Person(10)单独写就是匿名对象（等同于int(10)存于栈上），特点：当前行结束之后，马上析构，即系统立即回收掉匿名对象。

匿名对象同上面章节的int(10)注意加上new就可以将数据开辟到堆区。

注意点：

括号法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。错误：Person p2();
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。错误：Person (p5);等同于Person p5；

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);//值传递拷贝新数据
}
//关键：值传递拷贝一份新的数据。先进后出：先是p的构造函数调用，再是p1的拷贝函数的调用，之后是p1的析构函数的调用，再是p的析构函数的调用。

//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
	Person p1;
	cout << (int *)&p1 << endl;//打印p1的地址
	return p1;//返回的p1是根据p1重新拷贝出来的一份新的数据。所以运行dowork2()后会先是调用构造再调用拷贝构造最后是析构和析构。用值的方式返回相当于拷贝构造。
}

void test03()
{
	Person p = doWork2();
	cout << (int *)&p << endl;//打印p的地址
}
//p1和p不是同一个地址验证了值返回的是一个新的对象。

int main() {

	//test01();
	//test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

案例刨析：

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。

关键：值传递拷贝一份新的数据。先进后出：先是p的构造函数调用，再是p1的拷贝函数的调用，之后是p1的析构函数的调用，再是p的析构函数的调用。

以值方式返回局部对象

关键：返回的p1是根据p1重新拷贝出来的一份新的数据。所以运行dowork2()后会先是调用构造再调用拷贝构造return一个p，最后是p1的析构再是test03()中p的析构。

用值的方式返回相当于拷贝构造。

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

示例：

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;
}

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

	//如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
	Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
	Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
	Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

导图

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

示例：

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);//使用new创建堆区数据，需要人为释放，new出来的东西是等到整个进程结束了才会自动释放。如果这个对象已经销毁，而这个类里没有析构函数却恰恰有个指针，自动释放的是栈区的变量，而不是堆区的，那么这个地址就没有指针指向它，就造成了内存泄漏。
		
	}
    
		//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： p1在进行有参初始化时，在堆区申请了一个空间，p1的height指针就指向这个空间，p2在进行拷贝初始化时使用的是编译器提供的浅拷贝，浅拷贝是对成员变量的简单赋值，指针传递的是地址，所以p2的height指针=p1的height指针,即两个height指针指向堆区的同一个地址，函数test01结束后，p1和p2把同一个空间释放了两次，所以程序崩了。
    //既然编译器的浅拷贝不好用就自己写拷贝构造函数：
	//拷贝构造函数  
	Person(const Person& p) {
		cout << "拷贝构造函数!" << endl;
		m_age = p.m_age;
        //m_height = p.m_height;编译器的默认代码：浅拷贝。
		m_height = new int(*p.m_height);
		
	}

	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
		if (m_height != NULL)//指针只是起了操作堆区的工具作用，指针地址p1创建后存在，被p2复制后也存在于p2，两个类的指针地址都不为NULL，但是p1析构时却已经将堆区释放了一次了，p2会再次释放相同于p1地址指向于p1地址指向的堆区，是非法的。
		{
			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;
}

总结：如果属性有在堆区开辟的（例如本案例：m_height = new int(height);），一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题。

PS：

使用new创建堆区数据，需要人为释放，new出来的东西是等到整个进程结束了才会自动释放。如果这个对象已经销毁，而这个类里没有析构函数却恰恰有个指针，自动释放的是栈区的变量，而不是堆区的，那么这个地址就没有指针指向它，就造成了内存泄漏。

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： p1在进行有参初始化时，在堆区申请了一个空间，p1的height指针就指向这个空间，p2在进行拷贝初始化时使用的是编译器提供的浅拷贝，浅拷贝是对成员变量的简单赋值，指针传递的是地址，所以p2的height指针=p1的height指针,即两个height指针指向堆区的同一个地址，函数test01结束后，p1和p2把同一个空间释放了两次，所以程序崩了。

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) {}//留出代码空间{}写其他的代码。
	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;
}

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；
}

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？构造A构造B，析构B，析构A。

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;
}

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

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，就是在exe运行前（代码区，全局区）就分配内存了，分配到全局区。
	//2 类内声明，类外初始化（即必须有初始值，否则无法访问这块内存）
	//3 所有对象共享同一份数据

private:
	static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
//静态成员变量不属于某个对象上，所有对象共享一份数据，因此静态成员变量有两种访问方式。


void test01()
{
	//静态成员变量两种访问方式

	//1、通过对象（非静态成员变量只能通过类名的方法访问）
	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（静态成员变量独有）
	cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;


	//cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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。
        //解释一：静态static成员函数它只属于类本身不属于每一个对象实例，独立存在。非静态成员，仅当实例化对象之后才存在。静态成员函数产生在前，非静态成员函数产生在后，静态函数无法访问一个不存在的东西。
        //解释二：静态成员函数 不可以访问非静态成员变量，因为访问的时候不知道修改的是哪个对象的。由于m_A不属于某一个对象上的，所以可以访问。
	}

	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;
}

C++对象模型和this指针

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

class Person {
public:
	Person() {
		mA = 0;
	}
	//非静态成员变量占对象空间
	int mA;
	//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 ——关键，原因见下讲。
	void func() {
		cout << "mA:" << this->mA << endl;
	}
	//静态成员函数也不占对象空间
	static void sfunc() {
	}
};

int main() {

	cout << sizeof(Person) << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

PS：注意：一个空的类只占一个字节（为了区分空对象所占内存的位置），但是类里有了非静态成员变量后就占变量所对应的字节。

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：

1.解决名称冲突：当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
2.在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this 1.e.g.注意以下代码：传入的形参并不会给成员属性age赋值！（注意灰色阴影）

解决方法: 1.加上this指针，见下图。2.规范书写，比如改成m_Age

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;
	}

	Person& PersonAddPerson(Person p)
	{
		this->age += p.age;
		
		return *this;//返回对象本身！
	}

	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;

	Person p2(10);
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);//链式编程思想 
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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;
}

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

示例：

//常函数
class Person {
public:
	Person() {
		m_A = 0;
		m_B = 0;
	}

	//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
	void ShowPerson() const {
		//常函数本质：const Type* const pointer;常函数的const本身修饰的是this指针，导致指针指向的值和地址都不可改。
        
		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
		//this->mA = 100; //mA = 100在本函数中的本质是this->mA = 100其中this指针是指针常量，this指针指向的对象的数据是可以修改的，但是加上const声明为常函数后其值也不可以修改了。

		//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
		this->m_B = 100;
	}

	void MyFunc() const {
		//mA = 10000;
	}

public:
	int m_A;
	mutable int m_B; //可修改 可变的
};


//const修饰对象  常对象
void test01() {

	const Person person; //常量对象  
	cout << person.m_A << endl;
	//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
	person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量

	//常对象访问成员函数
	person.MyFunc(); //常对象不能调用普通成员函数，因为普通成员函数可以修改属性。

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

PS：加上const指向和值都不可以修改了。

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

全局函数做友元

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
};


void goodGay(Building * building)//全局函数
{
	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;
}

类做友元

class Building;
class goodGay
{
public:

	goodGay();
	void visit();

private:
	Building *building;//在类内创建了一个指针，用指针来维护下面在堆区创建的building类，承担着在goodgay类内做一个载体的作用。
};


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
};

Building::Building()//另一种初始化类内构造函数的方法
{
	this->m_SittingRoom = "客厅";
	this->m_BedRoom = "卧室";
}

goodGay::goodGay()//另一种初始化类内构造函数的方法
{
	building = new Building;
}

void goodGay::visit()//另一种初始化类内函数的方法
{
	cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;//可以访问私有权限的原因是设置了该类与要访问的类的关系，要在被访问的类里写上 friend <想要访问的类>。
}

void test01()
{
	goodGay gg;
	gg.visit();

}

int main(){

	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

在类内创建了一个指针，用指针来维护下面在堆区创建的building类，承担着在goodgay类内做一个载体的作用。

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

可以设置类与类之间的访问权限

成员函数做友元

class Building;
class goodGay
{
public:

	goodGay();
	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;
}

void test01()
{
	goodGay  gg;
	gg.visit();

}

int main(){
    
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

运算符重载

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

1.成员函数实现 + 号运算符重载

class Person 
{
public:
	Person() {};
	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
    
	//1.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;
};


void test() {

	Person p1(10, 10);
	Person p2(20, 20);

	//1.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;
 
}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

2.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;
	}
    
public:
	int m_A;
	int m_B;
};
 
//2.全局函数实现 + 号运算符重载
Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
	Person temp;
	temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
	temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
	return temp;
}


void test() {

	Person p1(10, 10);
	Person p2(20, 20);

	
    
    //2.全局函数方式
    Person p3 = p2 + p1;  //相当于 operaor+(p1,p2)
	cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;


}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

3.运算符重载可以发生函数重载

class Person 
{
public:
	Person() {};
	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
    

public:
	int m_A;
	int m_B;
};


//3.运算符重载 可以发生函数重载 
Person operator+(const Person& p2, int val)  //注意全局函数的运算重载的函数名是编译器给的。
{
	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);

	//3.运算符重载也可以发生函数重载，如下person + int
	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，即1+1=2不可变，不会为3.
总结2：不要滥用运算符重载，即你写的函数名是加法，可是函数的实现是减法，可以运行但是这叫滥用。

左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

1.利用成员函数实现左移运算符

class Person {

public:

	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	//利用成员函数实现左移运算符：p.operator<<(cout)简化版本p << cout 无法实现cout在左边。
	//成员函数 p << p 不是我们想要的效果，想要cout<<p
	void operator<<(Person& p){
    	cout << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
	}

private:
	int m_A;
	int m_B;
};

void test() {

	Person p1(10, 20);
	p1 << p1;//p1.operator<<(p1);
}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

上代码使用成员函数重载左移运算符的局限：成员函数 p << p 不是我们想要的效果，想要cout<<p

2.利用全局函数实现左移重载

class Person {
    //全局函数做友元，告诉编译器 operator<<全局函数 是 Person类的好朋友，可以访问类中的私有内容
	friend void 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;
};

//只能全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
void operator<<(ostream& out, Person& p) {
	out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
}

void test() {

	Person p1(10, 20);
	cout << p1;
}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

上面的代码的局限性：输出结果无换行，若改为cout<<p<<endl;会报错，因为链式不成立，cout<<p是一个函数的调用，返回值是void，需要返回cout类型才能与endl;形成链式编程思想。

优化：

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;
};

//只能全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个,所以添加&取地址,cout的定义类型为ostream
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
	out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
	return out;//返回cout需要更改函数头为ostream
}

void test() {

	Person p1(10, 20);

	cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程。
}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

PS：ostream& operator<<(ostream& out, Person& p){};此处的Person& p是否使用&对本程序没有影响，使用&指将p1传入，而不加&指拷贝构造一份p1后传入，不管是拷贝还是p1还是拷贝后的p1都打印的p1的内容。

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

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

重载前置递增运算符

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);

public:
	MyInteger() {
		m_Num = 0;
	}
	//前置++
	MyInteger& operator++() {//注意&
		//先++
		m_Num++;
		//再返回
		return *this;
	}


private:
	int m_Num;
};

//左移运算符重载
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {//加上&就是引用传递。
	out << myint.m_Num;
	return out;
}


//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
	MyInteger myInt;
	cout << ++myInt << endl;//先++，后输出
	cout << myInt << endl;
}


int main() {

	test01();//输出结果：1 1

	system("pause");

	return 0;
}

注意：cout << ++myInt << endl;//先++，后输出

先++，后输出是指先运行成员函数前置递增运算符重载，再运行函数左移运算符重载。所以先++完成后再传入左移运算符重载函数中，要么是引用传递，要么是拷贝传递，上图使用的是拷贝传递，都可。

PS：为什么MyInteger& operator++() {}处要使用&

//预期目的：两次递增运算都是作用在同一个对象上
int a = 0;
cout<< ++(++a) <<endl;//2

//如果返回值是引用，那么返回值就是本身，如果返回值是一个值，实际上返回的是一个值的副本，拷贝构造。
//若是去除了引用，拷贝构造函数被调用，创建了临时对象，没有在原对象上进行操作，所以输出的不一样。
//引用是为了对一个数据进行递增操作
MyInteger& operator++() {
    m_Num++;
    return *this;
}

重载后置递增运算符

#include<iostream>
using namespace std;

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);//注意&

public:
	MyInteger() {
		m_Num = 0;
	}

	//后置++ ，int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增。
	MyInteger operator++(int) {
		//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;//拷贝构造
	}

private:
	int m_Num;
};

//左移运算符重载
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
	out << myint.m_Num;
	return out;
}

//后置++ 先返回 再++
void test02() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt++ << endl;//先输出后++
	cout << myInt << endl;
}

int main() {
    
	test02();//输出结果：0 1

	system("pause");

	return 0;
}

PS：后置递增返回值的原因：

MyInteger operator++(int) {
	//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;
}

如果返回值是引用，局部对象在当前成员函数执行完后释放，再返回局部对象的引用就是非法操作。如果返回值是一个值，实际上返回的是一个值的副本，因为返回是一个拷贝构造过程，原来的释放了，但是拷贝了一份新的，不受成员函数释放的影响。（详细见前面文章回顾）

这里可以直接 new 一个类，然后就可以返回引用了。

#include<iostream>
using namespace std;

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger& myint);

public:
	MyInteger() {
		m_Num = 0;
	}

	//后置++ ，int代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增。
	//在堆区创建
	MyInteger& operator++(int) {
		temp = new MyInteger(*this);
		m_Num++;
		return *temp;
	}

	~MyInteger() {//析构时释放堆区
		if (temp != NULL)
		{
			delete temp;
			temp = NULL;
		}
		
	}
public:
	MyInteger* temp ;
private:
	int m_Num;
};

//左移运算符重载
ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger& myint) {//注意此处是取址符
	out << myint.m_Num;
	return out;
}

//后置++ 先返回 再++
void test02() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt++ << endl;//先输出，后++
	cout << myInt << endl;

}

int main() {

	test02();//输出结果：0 1

	system("pause");

	return 0;
}

注意1：cout << myInt++ << endl;//先输出，后++

虽然是先输出后++，但是运行时同前置递增重载运行顺序，先运行后置递增重载成员函数，再运行左移运算符重载全局函数。

cout << myInt++ << endl;//先输出，后++先调用左移运算符重载全局函数输出开辟到堆区的*temp再对栈区的myInt做后置++操作

cout << myInt << endl;之后再执行第二次输出，再次调用左移运算符重载全局函数引用传入后置递增后的myInt，注意易错点：为什么使用引用？

使用引用的原因：解决浅拷贝问题！

如果不加&符号operator<<(ostream& out, MyInteger myint) 传入的是对myInt的拷贝，在这个左移运算符重载全局函数运行完输出之后会对这个拷贝对象进行释放，从而运行了这个拷贝对象中的析构函数，提前释放了堆区数据。当test02()运行完成后会对myInt进行释放，从而会再一次运行析构函数去释放堆区的数据从而报错。

注意2：后置递增因为一直是在对temp进行增加，因此无法使用（myint++）++，返回的temp的值，再被<<输入时，只能是值的状态。因为执行完++时temp已经被释放没有内存空间，也就不能产生同地址的引用。

注意3：就算是正常的(a++)++这样的语句也会报错。

后置++操作正常是先引用后递增，所以这里用了一个temp来记录递增之前的值，而不是直接返回原来的数的引用，但这里确实不可以进行链式操作了，因为返回回来的对象不是原来的对象，返回的对象是temp。

总结：前置递增返回引用，后置递增返回值

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 
	Person& operator=(Person &p)//注意是引用
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		//编译器提供的代码是浅拷贝，赋值时只会将指针所指向的的地址进行赋值，释放堆区的数据时会造成浅拷贝问题。
		//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);//重新开辟一块堆区，各自释放各自的堆区。

		//返回自身
		return *this;//是为了实现连续赋值操作
	}


	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;//如果指针不为空就释放指针指向的堆区内存，并且让指针的指向改为NULL，防止之后误操作。
		}
	}

	//年龄的指针
	int *m_Age;

};


void test01()
{
	Person p1(18);

	Person p2(20);

	Person p3(30);

	p3 = p2 = p1; //连续赋值操作

	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;//连续赋值操作，前提是a,b,c 的数据类型是相同的。
	//cout << "a = " << a << endl;
	//cout << "b = " << b << endl;
	//cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

如果指针不为空就释放指针指向的堆区内存，并且让指针的指向改为NULL，防止之后误操作。

实例

一、定义一个日期类用于测试

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day)
	{}

	void print()//输出日期
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

正常情况下如果想比较两个日期大小是无法实现的，这是因为运算符默认都是给内置类型用的。

int main()
{
	Date d1(2022, 2, 21);
	Date d2(2022, 2, 23);
	Date d3(2022, 2, 24);
	//d1 == d2;直接比较会导致无法编译
	return 0;
}

二、重载运算符== 函数名：operator加上运算符参数：有几个操作数就有几个参数，参数类型就是要操作对象的类型返回值：看运算符运算后的返回值是什么

//存在this指针，要少传一个参数
	bool operator==(const Date& x)//引用节省空间，const保护实参
	{
		return _year == x._year && _month == x._month && _day == x._day;
	}

公有函数无法访问私有变量，所以运算符重载要写在类内当作成员函数c

三、日期赋值= 参数类型返回值检测是否自己给自己赋值返回 * this 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会生成一个，完成对象按字节序的值拷贝。如果不写，会默认生成赋值重载，和拷贝构造行为类似，内置类型会完成值拷贝，自定义类型成员会调用他的赋值重载

//赋值重载
	Date operator=(const Date& d)//返回值类型是Date
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;//支持连续赋值,this是当前对象的别名，拷贝构造。
	}

测试结果

int main()
{
	Date d1(2022, 2, 21);
	Date d2(2022, 2, 23);
	Date d3(2022, 2, 24);
    d1 == d2;
    //d1.operator== (d2);//可以调用但可读性差
    //d1 == d2;//编译器自动转换为 d1.operator== (d2);	

  
    d1 = d3;
    d1.print();
    //赋值运算符重载：用于两个已经定义出的对象间的拷贝赋值
    
    //拷贝构造：一个对象准备定义时，用另一个对象来初始化他
    Date d4(d3);
    d4.print();
    Date d5 = d3;//这里是拷贝构造，只要是创建时定义就是拷贝构造，注意区分赋值重载。
    d1 = d3 = d2;//连续赋值,链式编程思想
    d1.print();
    return 0;
}

注意

不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@ 重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型 + ，不能改变其含义作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1成员函数的操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参 .*、::、sizeof 、 ? : 、.注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

总结

栈：构造，析构，拷贝构造，赋值重载都需要自己写日期类除构造函数外都可以使用编译器默认

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;
}

实例

一、定义一个日期类用于测试

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1):_year(year),_month(month),_day(day)
	{}

	void print()//输出日期
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

正常情况下如果想比较两个日期大小是无法实现的，这是因为运算符默认都是给内置类型用的。

int main()
{
	Date d1(2022, 2, 21);
	Date d2(2022, 2, 23);
	Date d3(2022, 2, 24);
	//d1 == d2;直接比较会导致无法编译
	return 0;
}

//存在this指针，要少传一个参数
	bool operator==(const Date& x)//引用节省空间，const保护实参
	{
		return _year == x._year && _month == x._month && _day == x._day;
	}

公有函数无法访问私有变量，所以运算符重载要写在类内当作成员函数c

//赋值重载
	Date operator=(const Date& d)//返回值类型是Date
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;//支持连续赋值,this是当前对象的别名，拷贝构造。
	}

测试结果

int main()
{
	Date d1(2022, 2, 21);
	Date d2(2022, 2, 23);
	Date d3(2022, 2, 24);
    d1 == d2;
    //d1.operator== (d2);//可以调用但可读性差
    //d1 == d2;//编译器自动转换为 d1.operator== (d2);	

  
    d1 = d3;
    d1.print();
    //赋值运算符重载：用于两个已经定义出的对象间的拷贝赋值
    
    //拷贝构造：一个对象准备定义时，用另一个对象来初始化他
    Date d4(d3);
    d4.print();
    Date d5 = d3;//这里是拷贝构造，只要是创建时定义就是拷贝构造，注意区分赋值重载。
    d1 = d3 = d2;//连续赋值,链式编程思想
    d1.print();
    return 0;
}

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  
	cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;//类名()创建匿名对象
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

继承

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：

//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==

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。

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

示例：

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 = 10; //可访问 public权限，父类中的公共权限到了子类中依然是公共权限。
		m_B = 10; //可访问 protected权限，父类中的公共权限到了子类中依然是公共权限。
		//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
    //s1.m_B;报错，到Son1中 m_B是保护权限 类外访问不到
}

//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 = 10; //可访问 protected权限
		m_B = 10; //可访问 protected权限
		//m_C = 10; //不可访问
	}
};

void myClass2()
{
	Son2 s;
	//s.m_A; //不可访问
}

//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; //可访问 private权限
		m_B = 100; //可访问 private权限
		//m_C = 100; //不可访问
	}
};

class GrandSon3 :public Son3
{
public:
	void func()
	{
		//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到Son3中的private成员
		//m_A;
		//m_B;
		//m_C;
	}
};

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;
}

利用工具查看：Visual Studio 的开发人员命令提示符

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名所属文件名

效果如下图：

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

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;
}

速记：构造时现有父亲后又儿子，析构顺序相反（白发送黑发）

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

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：

成员变量

class Base {
public:
	Base()
	{
		m_A = 100;
	}
public:
	int m_A;
};


class Son : public Base {
public:
	Son(int a = 200):m_A(a){}//换一种写法，初始化列表

public:
	int m_A;
};

void test01()
{
	Son s;

	cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;//200
	cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;//100

}
int main() {

	test01();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

成员函数

class Base {
public:
	void func()
	{
		cout << "Base - func()调用" << endl;
	}

};


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

void test01()
{
	Son s;
    
	s.func();
	s.Base::func();

}
int main() {

	test01();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

是否可以通过函数重载来区分父类和子类中的成员函数？不能

class Base {
public:
	void func()
	{
		cout << "Base - func()调用" << endl;
	}

	void func(int a)//函数重载
	{
		cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
	}

};


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

void test01()
{
	Son s;
    
	//s.func(10);//报错，只要子类中有func()，父类中的所有func()都会被隐藏，无法访问，只能通过加作用域访问。
	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，子类会隐藏父类中所有的同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数

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：

同名成员属性

class Base {
public:
	static int m_A;
};
int Base::m_A = 100;

class Son : public Base {
public:
	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;
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

同名成员函数

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;
	}
};

class Son : public Base {
public:
	static void func()
	{
		cout << "Son - static void func()" << 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() {

	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）

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

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，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;
	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;
}

vbptr全称：virtual base pointer虚基类指针，指向vbtable ，virtual base table 虚基类列表。

使用了虚继承后对比未使用虚继承解决菱形继承

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

多态

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:
	void speak()
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

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

void DoSpeak(Animal & animal)
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);//想让猫说话，但是输出结果是动物说话
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

案例分析：

想让猫说话，但是输出结果是动物说话，原因是因为执行说话的函数speak()地址早绑定了，在编译阶段就已经确定了函数地址。

如果想执行猫说话，那么这个函数地址就不能提前绑定，需要在运行阶段绑定。

解决方案：

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;
	}
};

void DoSpeak(Animal & animal)
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);//使用了虚函数后，输出结果：小猫在说话
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

相当于speak()现在有多种形态了，根据传入的对象不同确定不同的函数地址。

总结：

多态满足条件

有继承关系
子类重写父类中的虚函数，子类可写可不写

多态使用条件

父类指针或引用指向子类对象

PS：

重写：函数返回值类型函数名参数列表完全一致称为重写

多态的原理刨析

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;
	}
};

//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.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

//多态使用：
//父类指针或引用指向子类对象

void test01()
{
	Cat cat;
	DoSpeak(cat);
}

void test02()
{
    cout << sizeof(Animal) << endl;
}


int main() {

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

案例分析：

在Animal中的speak()函数为加上关键字virtual时是一个非静态成员函数，不属于类的对象上，该类类似于一个空类，占一个字节，

加上关键字后运行发现这个类占4个字节（PS：不管什么指针都占4个字节，可以考虑指针），多了一个vfptr（virtual function pointer虚函数（表）指针），指向vftable（虚函数表）

子类的替换继承过来的父类的speak()

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
	}
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;
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点：代码组织结构清晰（哪里出问题直接定位），可读性强，利于前期和后期的扩展（想添加什么功能直接添加相关类）以及维护（哪里出问题直接定位，一个功能出问题不影响其他功能）
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;
	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;
}

多态优点：代码组织结构清晰（哪里出问题直接定位），可读性强，利于前期和后期的扩展（想添加什么功能直接添加相关类）以及维护（哪里出问题直接定位，一个功能出问题不影响其他功能）

总结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

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

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
    
    //抽象类特点：
	//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() //子类必须重写父类中的纯虚函数，否则子类无法实例化对象。
	{
		cout << "func调用" << endl;
	};
};

void test01()
{
	Base * base = NULL;
    //base b; // 错误，抽象类无法实例化对象
	//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;
}

写虚函数和纯虚函数就是想用多态，目的就是想让子类重写父类中的虚函数。

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：

#include<iostream>
using namespace std;

//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() {
		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;
}

像制作其他的饮品且制作方法类似时我们就可以使用多态，想要添加新的饮品时不需要动原来的代码，很方便。

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;

	~Animal()
	{
		cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
	}

};


class Cat : public Animal {
public:
	Cat(string name)
	{
		cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
		m_Name = new string(name);
	}
	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;//清除指针指向的堆区数据
			m_Name = NULL;//指针为空
		}
	}

public:
	string *m_Name;
};

void test01()
{
	Animal *animal = new Cat("Tom");
	animal->Speak();
	delete animal;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

上述案例输出：

发现没有调用cat的析构函数，即堆区的内存没有被释放，内存泄漏。

问题产生原因：因为是用的父类的指针指向的子类对象Animal *animal = new Cat("Tom");所以当用delete父类指针时不会走子类的析构，导致子类如果有堆区的数据会出现内存的泄露情况。

通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，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时不干净的问题

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
	virtual ~Animal()//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象时不干净的问题
	{
		cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
	}

};

若使用纯虚析构时也可以解决

若是直接改成纯虚析构会报错

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
	virtual ~Animal() = 0；
	
};

语法强制纯虚析构函数必须有函数实现,因为有时父类也有一些数据开辟在堆区，既要使用纯虚函数，又要释放父类在堆区中的数据，就需要使用类内纯虚函数声明，类外写实现的写法。

注意：区别于纯虚函数可以只写声明不写实现，纯虚析构需要声明也需要实现。有了纯虚析构后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象。

class Animal {
public:

	Animal()
	{
		cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
	}
	virtual void Speak() = 0;
	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;//清除指针指向的堆区数据
			m_Name = NULL;//指针为空
		}
	}

public:
	string *m_Name;
};

void test01()
{
	Animal *animal = new Cat("Tom");
	animal->Speak();

	//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，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;
}

由于本案例在一些子类中有些数据开辟到堆区了，所以必须要走子类中的析构代码，如果使用了多态就走不到了，所以需要加上虚析构或者纯虚析构。

总结：

1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象

2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构

3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

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);;//new出来的指针直接传到参数里。
	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;

}

文件读写操作

文本文件

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

ios::app 与 ios::ate 的区别主要在多线程写文件时有区别，ios::app：第一个线程(进程)往里面写了个d,第二个线程(进程)写了个e的话，结果是abcde

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;
}

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

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())//is_open()返回类型为布尔
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}

	//第一种方式
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs >> buf)
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

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

	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)//EOF end of file效率低，一个字符一个字符读取
	{
		cout << c;
	}

	ifs.close();//勿忘关闭


}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类
利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
close 关闭文件

二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开方式要指定为 ==ios::binary==

写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write

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

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

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
	//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

	Person p = {"张三"  , 18};

	//4、写文件
	ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));

	//5、关闭文件
	ofs.close();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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

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;
}