内存分区模型
C++程序在执行时,将内存大方向划分为4个区域
- 代码区:存放函数体的二进制编码,由操作系统进行管理
- 全局区:存放全局变量和静态变量以及常量
- 栈区:由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等
- 堆区:由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
内存4区意义:
- 不同的区域存放不同的数据,赋予不同的生命周期,给我们更大的灵活编程
程序运行前
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的修改了它的指令
全局区
全局变量和静态变量存放在此
全局区还包括了常量区,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之后由操作系统释放
示例:
int g_a = 10;
int g_b = 10;const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;int main(){//局部变量不在全局区int a = 10;int b = 10;cout << (int)&a << endl;cout << (int)&a << endl;cout << (int)&g_a << endl;cout << (int)&g_b << endl;static int s_a = 10;static int s_b = 10;cout << (int)&s_a << endl;cout << (int)&s_b << endl;cout << (int)&"hello world" << endl;cout << (int)&"hello world1" << endl;cout << (int)&c_g_a << endl;cout << (int)&c_g_b << endl;//局部常量不在全局区中const int c_l_a = 10;const int c_l_b = 10;cout << (int)&c_l_a << endl;cout << (int)&c_l_b << endl;system("pause");return 0;
}
程序运行后
栈区
由编译器自动释放,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;cout << *p << endl;system("pause");return 0;
}
注意:
x64函数的调用通常使用寄存器来传递参数和返回值,如果想要达到x86的效果,可以在两次输出之前输入system("pause")
堆区
由程序员分配释放,若程序员不能释放,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);return a;
}int main() {int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;system("pause");return 0;
}
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,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
基本语法:
int* func() {int* a = new int(10);return a;
}int main() {int* p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl;delete p;system("pause");return 0;
}
示例:
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;}delete[] arr;system("pause");return 0;
}
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 << endl;cout << b << endl;b = 100;cout << a << endl;cout << 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;//错误,引用必须初始化//int &c;//一旦初始化后,就不可以改变int &c = a;//这是赋值操作,不是更改引用 c = b;cout << a << endl;cout << b << endl;cout << 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:
void mySwap01(int a, int b) {int temp = a;a = b;b = temp;
}void mySwap02(int* a, int* b) {int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}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 << endl;cout << b << endl;mySwap02(&a, &b);cout << a << endl;cout << b << endl;mySwap03(a, b);cout << a << endl;cout << b << endl;system("pause");return 0;
}
引用做函数返回值
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:
int& test01(){int a = 10;return a;
}int& test02(){static int a = 20;return a;
}int main(){int& ref = test01();cout << ref << endl;cout << ref << endl;int& ref2 = test02();cout << ref2 << endl;cout << ref2 << endl;test02() = 1000;cout << ref2 << endl;cout << ref2 << endl;system("pause");return 0;
}
引用的本质
本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量
示例:
void func(int& ref){ref = 100;
}int main(){int a = 10;int& ref = a;ref = 20;cout << a << endl;cout << ref << endl;func(a);system("pause");return 0;
}
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:
void showValue(const int& v){//v += 10;cout << v << endl;
}int main(){//引用本身需要一个合法的内存空间,因此运行错误//int& ref = 10;//加入const就不会报错const int& ref = 10;cout << ref << endl;int a = 10;showValue(a);system("pause");return 0;
}
函数提高
函数默认参数
在C++中,函数的形参列表中的形参是可以由默认值的
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;
}//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
//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int func2(int a = 10,int b = 10);
int func2(int a,int b){return a + b;
}int main(){cout << func(20,20) << endl;cout << func(100) << endl;system("pause");return 0;
}
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,但是后面会用到该技术
示例:
void func(int a,int){cout << "func" << endl;
}int main(){//占位符必须填补func(10,10);system("pause");return 0;
}
函数重载
函数重载概述
作用:函数名可以使用,提高复用性
函数重载满足条件:
- 同一个作用于下
- 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:
void func(){cout << "func" << endl;
}
void func(int a){cout << "int a" << endl;
}void func(double a){cout << "double a" << endl;
}void func(int a,double b){cout << "double b" << endl;
}void func(double a,int b){cout << "int b" << endl;
}//函数返回值不可以作为函数重载条件
/*int func(double a,int b){cout << "double a" << endl;
}*/int main(){func();func(10);func(3.14);func(10,3.14);func(3.14,10);system("pause");return 0;
}
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:
void func(int &a){cout << "&a" << endl;
}void func(const int &a){cout << "const" << endl;
}void func2(int a,int b = 10){cout << "a,b = 10" << endl;
}void func2(int a){cout << "a" << endl;
}int main(){int a = 10;//调用无constfunc(a);//调用有constfunc(10);//碰到默认参数产生歧义,需要避免//func2(10);system("pause");return 0;
}
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、年龄等,行为有走、跑等
车作为对象,属性有轮胎、方向盘等,行为有载人、放音乐等
具有相同性质的对象,可以抽象称为类
封装
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
封装的意义一:
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:设计一个圆类,求圆的周长
const double pi = 3.14;class Circle{
public:int m_r;double calculate(){return 2 * pi * m_r;}
};int main(){Circle c1;c1.m_r = 10;cout << c1.calculate() << 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:
1. public 公共权限
2. protected 保护权限
3. private 私有权限
示例:
class Person{
public:string m_Name;protected:string m_Car;private:int m_Password;public:void func(){m_Name = "张三";m_Car = "汽车";m_Password = 123456;}
};int main(){Person p;p.m_Name = "李四";//在类外访问不到//p.m_Car = "aodi";//在类外访问不到//p1.m_Password = 123;p.func();system("pause");return 0;
}
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
示例:
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;
}
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,可以检测数据的有效性
示例:
class Person{
public:void SetName(string name){m_Name = name;}string GetName(){return m_Name;}int GetAge(){return m_Age;}void SetAge(int age){m_Age = age;}void SetIdol(string idol){m_Idol = idol;}private:string m_Name;int m_Age = 18;string m_Idol;
};int main(){Person p;p.SetName("张三");cout << p.GetName() << endl;cout << p.GetAge() << endl;p.SetIdol("小明");system("pause");return 0;
}
对象的初始化和清理
C++中的每个对象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,这两个函数将会被连一起自动调用,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求做的事情,因此如果不提供构造和析构,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,无需手动调用
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
函数名称和类名相同
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,无需手动调用,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,无需手动调用,而且只会调用一次
示例:
class Person{
public:Person(){cout << "构造函数" << endl;}~Person(){cout << "析构函数" << endl;}
};void Test(){Person p;
}int main(){Test();system("pause");return 0;
}
构造函数的分类和调用
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
隐式转换发
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 p;
}void test02(){//括号法(常用)Person p1(10);//注意:调用无参构造函数不能加括号,如果加了编译器认为是一个函数声明//Person p2();//显式法Person p2 = Person(10);Person p3 = Person(p2);//单独写就是匿名对象,当前行结束,马上析构//Person(10);//隐式转换法Person p4 = 10;Person p5 = p4;//注意: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(p4);
}int main(){test01();test02();system("pause");return 0;
}
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递
以值方式返回局部对象
示例:
class Person{
public:Person(){cout << "默认构造函数" << 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;}~Person(){cout << "析构函数" << endl;}int mAge;
};void test01(){Person p1(20);Person p2(p1);cout << p2.mAge << endl;
}void doWork(Person p){}void test02(){Person p;doWork(p);
}Person doWork2(){Person p1;return p1;
}void test03(){Person p = doWork2();
}int main(){test01();test02();test03();system("pause");return 0;}
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
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,对属性值进行拷贝
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函数
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:Person(){cout << "默认构造函数" << endl;}Person(int a){age = a;cout << "有参构造函数" << endl;}Person(Person& p){m_Age = p.m_Age;cout << "拷贝构造函数" << endl;}~Person(){cout << "析构函数" << endl;}int m_Age;
};void test01(){Person p;p.m_Age = 18;Person p2(p);cout << p2.m_Age << endl;
}void test02(){Person p;Person p2(18);Person p3(p2);cout << p3.m_Age << endl;
}int main(){test01();test02();system("pause");return 0;
}
深拷贝与浅拷贝
浅拷贝:简单的赋值拷贝操作
深拷贝:在堆区重新申请空间、进行拷贝工作
class Person{
public:Person(){cout << "无参构造函数" << endl;}Person(int age,int height){cout << "有参构造函数" << endl;m_Age = age;m_hight = new int(height);}Person(const Person& p){cout << "拷贝构造函数" << endl;m_Age = p.m_Age;//深拷贝操作m_height = new int(*p.m_height);}~Person(){cout << "析构函数" << endl;if(m_height != NULL){delete m_height;}}public:int age;int* m_height;
};void test01(){Person p1(10,100);Person p2(p1);cout << p1.m_Age << *p1.m_height << endl;cout << p2.m_Age << *p2.m_height << endl;
}int main(){test01();system("pause");return 0;
}
如果属性在堆区开辟,一定要自己提供拷贝构造函数,防止浅拷贝带来的问题(堆区重复释放)
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;}*///初始化列表初始化属性Person(int a,int b,int c):m_A(a),m_B(b),m_C(c){}int m_A;int m_B;int m_C;
};void test01(){//Person p(10,20,30);Person p(30,20,10);cout << p.m_A << endl;cout << p.m_B << endl;cout << p.m_C << endl;
}int main(){test01();system("pause");return 0;
}
类对象作为类成员
C++中的类可以是另一个类的对象,将该对象称为对象成员
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
示例:
class Phone {
public:Phone(string pName) {cout << "phone" << endl;m_PName = pName;}~Phone() {cout << "phone ~" << endl;}string m_PName;
};class Person {
public:Person(string name, string pName) :m_Name(name), phone(pName){cout << "Person" << endl;}~Person() {cout << "Person ~" << endl;}string m_Name;Phone phone;
};void test01() {Person p("张三", "Apple");cout << p.m_Name << endl;cout << p.phone.m_PName << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
总结:
当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造类对象,再构造自身
析构的顺序与构造的相反
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
所有对象共享的一份数据
在编译阶段分配内存
类内生命,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
class Person{
public:static int m_A;
};int Person::m_A = 100;void test01(){Person p;cout << p.m_A << endl;Person p2;p.m_A = 200;//输出的值为200,所以说明所有对象共享同一个数据cout << p.m_A << endl;
}void test02(){/*Person p;cout << p.m_A << endl;*/cout << Person::m_A << endl;
}int main(){test01();system("pause");return 0;
}
示例:
class Person{
public:static void func(){cout << "func" << endl;}static int m_A;int m_B;private:static void func2(){cout << "func2" << endl;}
};int Person::m_A = 10;void test01(){Person p1;p1.func();Person::func();//访问不到//Person::func2();
}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
示例:
class Person{
public:int m_A;static int m_B;void func(){}static void func2(){}
};int Person::m_B = 0;void test01(){Person p;cout << sizeof(p) << endl;
}void test02(){Person p;cout << sizeof(p) << endl;
}int main(){system("pause");return 0;
}
总结:
空对象占用内存空间为1
C++编译器会给每个空对象也分配一个空间,时为了区分空对象占内存的情况
每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
this指针概念
C++通过提供特殊的对象指针,this指针,解决区分某个对象调用自己,this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
示例:
class Person{
public:Person(int age){this -> age = age;}Person& PersonAddAge(Person &p){this -> age +=p.age;return *this;}int age;
};void test01(){Person p1(18);cout << p1.age << endl;
}void test02(){Person p1(10);Person p2(10);p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);cout << p2.age << endl;
}int main(){test01();test02();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:
class Person {
public:void showClassName() {cout << "Person" << endl;}void showPersonAge() {if (this == NULL) {return;}cout << m_Age << endl;}int m_Age;
};void test01() {Person* p = NULL;p->showClassName();//报错,因为传入的指针为空//p -> showPersonAge();
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
const修饰成员函数
常函数:
成员函数后加const后称这个数为常函数
常函数内不可以修改成员属性
成员属性声明时加关键字 muteble 后,在常函数中依旧可以修改
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:
class Person{
public:void showPerson() const{//this -> m_A = 100;this -> m_B = 100;}int m_A;mutable int m_B;void func(){}
};void test01(){Person p;p.showPerson();
}void test02(){const Person p;//p.m_A = 100;p.m_B = 100;//p.func();
}int main(){test01();test02();system("pause");return 0;
}
总结:
this指针的本质是指针常量,指针的指向是不可以修改的
this指针不可以修改指针的指向的
在成员函数后面加const,修饰的是this指向,让指针指向的值也不可以修改
加关键字mutable的特殊变量,即使在常函数中,也可以修改这个值
加了muteble的特殊变量,在常对象下也可以修改
常对象只能调用常函数,不可以调用普通成员函数,因为普通成员函数可以修改属性
友元
在程序里,有些私有属性想让类外特殊的一些函数或者类进行访问,就需要用到友元的技术
友元的目的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 {//goodGay可以访问Building中的私有成员friend void goodGay(Building& building);public:string m_SittingRoom;Building() {m_SittingRoom = "客厅";m_BedRoom = "卧室";}private:string m_BedRoom;
};void goodGay(Building& building) {cout << building.m_SittingRoom << endl;cout << building.m_BedRoom << endl;
}void test01() {Building building;goodGay(building);
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
类做友元
class Building;class Building {//GoodGay可以访问本类中的私有成员friend class GoodGay;public:Building();string m_SittingRoom;private:string m_BedRoom;
};class GoodGay {
public:GoodGay();void visit();Building* building;
};void GoodGay::visit() {cout << building->m_SittingRoom << endl;cout << building->m_BedRoom << endl;
}Building::Building() {m_SittingRoom = "客厅";m_BedRoom = "卧室";
}GoodGay::GoodGay() {building = new Building;
}void test01() {GoodGay gg;gg.visit();
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
成员函数做友元
class Building;class GoodGay {
public:GoodGay();//让visit函数可以访问私有成员void visit();void visit2();
private:Building* building;
};class Building {//告诉编译器,GoodGay下的visit成员函数作为本类的友元,可以访问私有的成员friend void GoodGay::visit();public:Building();string m_SittingRoom;private:string m_BedRoom;
};Building::Building() {m_SittingRoom = "客厅";m_BedRoom = "卧室";
}GoodGay::GoodGay() {building = new Building;
}void GoodGay::visit() {cout << building->m_SittingRoom << endl;cout << building->m_BedRoom << endl;
}void GoodGay::visit2(){cout << building -> m_SittingRoom << endl;//cout << building -> m_BedRoom << endl;
}void test01() {GoodGay gg;gg.visit();
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
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
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
注意:
对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可以改变的
不能滥用运算符重载
#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public://成员函数重载+/*Person operator+(Person& p) {Person temp;temp.m_A = this->m_A + p.m_A;temp.m_B = this->m_B + p.m_B;return temp;}*/int m_A;int m_B;
};Person operator+(Person& p1, Person& p2) {Person temp;temp.m_A = p1.m_A + p2.m_B;temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;return temp;
}Person operator+(Person& p1, int a) {Person temp;temp.m_A = p1.m_A + a;temp.m_B = p1.m_B + a;return temp;
}void test01() {Person p1;p1.m_A = 10;p1.m_B = 10;Person p2;p2.m_A = 10;p2.m_B = 10;Person p3 = p1 + p2;Person p4 = p1 + 100;cout << p3.m_A << endl;cout << p3.m_B << endl;cout << p4.m_A << endl;cout << p4.m_B << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
左移运算符重载
作用:可以输出自定义数据类型
重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型
#include <iostream>
using namespace std;class Person {friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person p);public:Person(int a, int b) {m_A = a;m_B = b;}private:int m_A;int m_B;
};ostream& operator<< (ostream& cout, Person p) {cout << p.m_A << endl;cout << p.m_B << endl;return cout;
}void test01() {Person p(10,10);cout << p << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
递增运算符重载
通过重载递增运算符,实现自己的整型数据
#include <iostream>
using namespace std;class MyInteger {friend ostream& operator<< (ostream& cout, MyInteger myint);public:MyInteger() {m_Num = 0;}//重载前置++运算符//返回引用是为了一直对一个数据进行递增操作MyInteger& operator++() {m_Num++;return *this;}//重载后置++运算符//参数中的占位参数int可以作为区分前置和后置递增MyInteger operator++(int) {MyInteger temp = *this;m_Num++;return temp;}private:int m_Num;
};ostream& operator<< (ostream & cout, MyInteger myint) {cout << myint.m_Num;return cout;
}void test01() {MyInteger myint;cout << ++myint << endl;
}void test02() {MyInteger myint;cout << myint++ << endl;cout << myint << endl;
}int main() {test01();test02();system("pause");return 0;
}
赋值运算符重载
C++编译器至少给一个类添加4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
4.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,做复制操作时也会出现深浅拷贝问题
#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person(int age) {m_Age = new int(age);}int* m_Age;~Person() {if (m_Age != NULL) {delete m_Age;m_Age = NULL;}}Person& operator=(Person& p) {if (m_Age != NULL) {delete m_Age;m_Age = NULL;}m_Age = new int(*p.m_Age);return *this;}
};void test01() {Person p1(16);Person p2(20);Person p3(30);p3 = p2 = p1;cout << *p1.m_Age << endl;cout << *p2.m_Age << endl;cout << *p3.m_Age << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
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:
#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person(string name, int age) {this->age = age;this->name = name;}bool operator==(Person& p) {if (this->age == p.age && this->name == p.name) {return true;}return false;}string name;int age;
};void test01() {Person p1("Tom", 12);Person p2("Tom", 12);cout << (p1 == p2) << endl;
}int main() {test01();system("pause");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,因此成为仿函数
- 仿函数没有固定方法,非常灵活
示例
#include<iostream>;
using namespace std;class MyPrint {
public:void operator()(string test) {cout << test << endl;}
};void test01() {MyPrint myprint;//由于使用起来类似于函数调用,因此成为仿函数myprint("helloWorld");
}class MyAdd {
public:int operator()(int num1, int num2) {return num1 + num2;}
};void test02() {MyAdd myAdd;int res = myAdd(1, 2);cout << res << endl;
}int main() {test01();test02();system("pause");return 0;
}
继承
继承是面向对象三大特征之一
继承的基本语法
继承的优点:减少重复代码
语法:class 子类 : public 父类
子类也被称为派生类
父类也被称为基类
派生类中的成员,包含两大部分:
- 一类是从基类继承过来的,一类是自己增加的成员
- 从基类继承过来的表现其共性,而新增的成员体现了其个性
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;class BasePage {
public:void header() {cout << "这是网页头部" << endl;}void footer() {cout << "这是网页底部" << endl;}void left() {cout << "这是网页左侧边框展示" << endl;}
};class Java : public BasePage {
public:void content() {cout << "Java学科视频" << endl;}
};class Python : public BasePage {
public:void content() {cout << "Python学科视频" << endl;}
};class Cpp : public BasePage {
public:void content() {cout << "C++学科视频" << endl;}
};void test01() {cout << "Java如下" << endl;Java ja;ja.content();ja.footer();ja.header();ja.left();cout << "------------------" << endl;cout << "Python如下" << endl;Python py;py.content();py.footer();py.header();py.left();cout << "------------------" << endl;cout << "C++如下" << endl;Cpp cpp;cpp.content();cpp.footer();cpp.header();cpp.left();
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
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:
#include <iostream>
using namespace std;class Base1 {
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};class Son1 : public Base1 {
public:void func() {//父类中的公共权限成员 到子类中依然是公共权限m_A = 10;//父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限m_B = 20;//父类中的四有权限成员 子类访问不到//m_C = 30;}
};void test01() {Son1 s1;s1.m_A = 100;//由于是保护权限,所以类外访问不到这个成员//s1.m_B = 100;
}class Son2 : protected Base1 {
public:void func() {m_A = 100;m_B = 100;//私有权限依旧访问不到//m_C = 100;}
};void test02() {Son2 son2;//protected继承方式将父类中的public权限的变量转换成了protected权限,无法类外访问//son2.m_A;//son2.m_B;
}class Son3 : private Base1 {
public:void func() {m_A = 10;m_B = 10;//依旧无法访问到私有权限成员变量//m_C = 10;}
};void test03() {//private继承方式将父类中的成员都变成了private权限,无法在外部访问//m_A = 1;//m_B = 2;
}
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?
父类中私有成员也被子类继承了,只是由编译器给隐藏后访问不到
示例:
#include <iostream>;
using namespace std;class Base {
public:int m_A;
protected:int m_B;
private:int m_C;
};class Son : public Base {
public:int m_D;
};//利用开发人员命令提示工具查看对象模型
//跳转盘符 F:
//跳转文件路径 cd 具体路径
//查看命名
//cl /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名void test01() {cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
继承中构造和析构顺序
子类继承父类后,当创建子类对象,也会调用父类对象中的构造函数
问题:父类和子类的构造函数谁先调用?
顺序如下:
- 先构造父类,再构造子类
- 析构的顺序与构造的顺序相反
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;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() {Son son;
}int main() {test01();system("pause");return 0;
}
继承同名成员处理方式
问题:当子类成员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?
- 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
- 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
- 当子类和父类拥有同名的成员函数,子类会隐藏掉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
示例:
#include<iostream>
using namespace std;class Base {
public:Base() {m_A = 100;}void func() {cout << "Base调用" << endl;}int m_A;
};class Son : public Base {
public:Son() {m_A = 200;}void func() {cout << "Son调用" << endl;}int m_A;
};void test01() {Son s;cout << s.m_A << endl;//如果通过子类对象访问到父类中的同名成员,需要加作用域cout << s.Base::m_A << endl;
}void test02() {Son s;s.func();s.Base::func();
}int main() {test01();test02();return 0;
}
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
同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样,只不过有两种访问方式(通过对象和通过类名)
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;class Base {
public:static int m_A;static void func() {cout << "Base静态" << endl;}
};int Base::m_A = 100;class Son : public Base {
public:static int m_A;static void func() {cout << "Son静态" << endl;}
};int Son::m_A = 200;void test01() {//通过对象访问Son s;cout << s.m_A << endl;cout << s.Base::m_A << endl;//通过类名访问cout << Son::m_A << endl;cout << Son::Base::m_A << endl;
}void test02() {//通过对象访问Son s;s.func();s.Base::func();//通过类名访问Son::func();Son::Base::func();
}int main() {test01();test02();return 0;
}
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:
#include<iostream>;
using namespace std;class Base1 {
public:Base1() {m_A = 1;}int m_A;
};class Base2 {
public:Base2() {m_B = 2;}int m_B;
};class Son : public Base1, public Base2 {
public:Son() {m_C = 3;m_D = 4;}int m_C;int m_D;
};void test01() {Son s;cout << sizeof(s) << endl;cout << s.Base1::m_A << endl;cout << s.Base2::m_B << endl;
}int main() {test01();return 0;
}
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两个派生类
- 这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承
案例:
分析案例中出现的问题
- 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,会产生二义性
- 羊驼继承自动物的数据变成了两份,其实一份即可
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;class Animal{
public:int m_Age;
};//因为菱形继承导致数据有两份,资源浪费
//利用虚继承 加上关键字 virtual 变为虚继承
//Animal类称为 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 = 10;st.Tuo::m_Age = 11;//当菱形继承,两个父类拥有相同数据,需要加以作用域区分cout << st.Sheep::m_Age << endl;cout << st.Tuo::m_Age << endl;cout << st.m_Age << endl;}int main() {test01();return 0;
}
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
动态多态满足条件:
有继承关系
子类重写父类的虚函数
动态多态使用:
父类的指针或引用指向子类对象
重写:函数返回值类型 函数名 参数列表完全一致成为重写
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;class Animal {
public:virtual void speak() {cout << "说话" << endl;}
};class Cat : public Animal {
public:void speak() {cout << "猫说话" << endl;}
};class Dog :public Animal {
public:void speak() {cout << "狗说话" << endl;}
};//地址早绑定 在编译阶段确定函数地址
//如果想让猫说话 那么这个函数地址就不能提前绑定 需要在运行阶段进行绑定 地址晚绑定
void doSpeak(Animal &animal) {animal.speak();
}void test01() {Cat cat;doSpeak(cat);Dog dog;doSpeak(dog);
}int main() {test01();return 0;
}
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机类
多态的优点:
代码组织结构清晰
可读性强
利于前期和后期的拓展和维护
示例:
#include<iostream>;
using namespace std;class Caculator {
public:int getResult(string oper) {if (oper == "+") {return num1 + num2;}else if (oper == "-") {return num1 - num2;}else if (oper == "*") {return num1 * num2;}}int num1;int num2;
};void test01() {Caculator c;c.num1 = 1;c.num2 = 2;cout << c.getResult("+") << endl;cout << c.getResult("-") << endl;cout << c.getResult("*") << endl;
}class AbstractCalculator {
public:virtual int getResult() {return 0;}int num1;int num2;
};class AddCalculator : public AbstractCalculator {
public:int getResult() {return num1 + num2;}
};class SubCalculator : public AbstractCalculator {
public:int getResult() {return num1 - num2;}
};class MulCalculator : public AbstractCalculator {
public:int getResult() {return num1 * num2;}
};void test02() {AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;abc->num1 = 1;abc->num2 = 2;cout << abc->getResult() << endl;delete abc;abc = new SubCalculator;abc->num1 = 1;abc->num2 = 2;cout << abc->getResult() << endl;delete abc;abc = new MulCalculator;abc->num1 = 1;abc->num2 = 2;cout << abc->getResult() << endl;delete abc;
}int main() {test01();test02();return 0;
}
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:
#include<iostream>
using namespace std;class Base {
public://只要有一个纯虚函数,这个类成为抽象类virtual void func() = 0;
};class Son : public Base{
public:};class Son2 :public Base {
public:virtual void func() {cout << "调用" << endl;}
};void test01() {//无论堆区还是栈区,都无法实例化对象//Base b;//new Base;//抽象类的子类必须重写父类中的纯虚函数,否则也属于抽象类,无法实例化对象//Son s;Base* b = new Son2;b->func();
}int main() {test01();return 0;
}
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、导入杯中、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;class AbstractDrinking {
public:virtual void Boil() = 0;virtual void Brew() = 0;virtual void PourInCup() = 0;virtual void PutSomething() = 0;void makeDrink() {Boil();Brew();PourInCup();PutSomething();}
};class Coffee : public AbstractDrinking {
public:virtual void Boil() {cout << "煮水" << endl;}virtual void Brew() {cout << "冲咖啡" << endl;}virtual void PourInCup() {cout << "倒咖啡" << endl;}virtual void PutSomething() {cout << "加糖" << endl;}
};class Tea : public AbstractDrinking {
public:virtual void Boil() {cout << "煮矿泉水" << endl;}virtual void Brew() {cout << "冲茶叶" << endl;}virtual void PourInCup() {cout << "倒茶叶" << endl;}virtual void PutSomething() {cout << "加枸杞" << endl;}
};void doWork(AbstractDrinking* a) {a->makeDrink();delete a;
}void test01() {doWork(new Coffee);doWork(new Tea);
}int main() {test01();return 0;
}
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(){}
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
如果子类中没有堆区数据,可以不写为虚析构或者纯虚析构
拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
示例:
#include<iostream>;
#include<string>;
using namespace std;class Animal {
public:Animal() {cout << "Animal构造函数" << endl;}//利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题//virtual ~Animal() {// cout << "Animal析构函数" << endl;//}//纯虚析构//需要声明也需要实现//有了纯虚析构之后,这个类也属于抽象类,无法实例化对象virtual ~Animal() = 0;virtual void speak() = 0;
};Animal :: ~Animal() {cout << "Animal纯虚析构" << endl;
}class Cat : public Animal {
public:Cat(string name) {cout << "Cat构造" << endl;m_name = new string(name);}~Cat() {if (m_name != NULL) {cout << "Cat析构" << endl;delete m_name;m_name = NULL;}}virtual void speak() {cout << *m_name << "猫叫" << endl;}string* m_name;
};void test01() {Animal* a = new Cat("Tom");a->speak();//父类指针在析构的时候 不会调用子类中析构函数 导致子类中如果有堆区属性 出现内存泄漏delete a;
}int main() {test01();return 0;
}
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Inter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;class Cpu {
public:virtual void calculate() = 0;
};class VideoCard {
public:virtual void display() = 0;
};class Memory {
public:virtual void storage() = 0;
};class Computer {
public:Computer(Cpu* m_Cpu, VideoCard* m_vc, Memory* m_mem) {cpu = m_Cpu;vc = m_vc;mem = m_mem;}void work() {cpu->calculate();vc->display();mem->storage();}~Computer() {if (cpu != NULL) {delete cpu;cpu = NULL;}if (vc != NULL) {delete vc;vc = NULL;}if (mem != NULL) {delete mem;mem = NULL;}}private:Cpu* cpu;VideoCard* vc;Memory* mem;
};class InterCPU : public Cpu {virtual void calculate() {cout << "Inter Cpu" << endl;}
};class InterVideoCard : public VideoCard {virtual void display() {cout << "Inter VideoCard" << endl;}
};class InterMemory : public Memory {virtual void storage() {cout << "Inter Memory" << endl;}
};class LenovoCPU : public Cpu {virtual void calculate() {cout << "Lenovo Cpu" << endl;}
};class LenovoVideoCard : public VideoCard {virtual void display() {cout << "Lenovo VideoCard" << endl;}
};class LenovoMemory : public Memory {virtual void storage() {cout << "Lenovo Memory" << endl;}
};void test01() {Cpu* inter = new InterCPU;VideoCard* card = new InterVideoCard;Memory* mem = new InterMemory;Computer* c1 = new Computer(inter, card, mem);c1->work();delete c1;Computer* c2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);c2->work();delete c2;
}int main() {test01();return 0;
}
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
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::state | 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 <iostream>;
#include <fstream>;
using namespace std;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();return 0;
}
读文件
读文件与写文件步骤相似,但是读取方式相对较多
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<iostream>;
#include<fstream>;
#include<string>;
using namespace std;void test01() {ifstream ifs;ifs.open("test.txt", ios::in);if (!ifs.is_open()) {cout << "打开失败" << endl;return;}//第一种读取方法/*char buffer[1024] = { 0 };while (ifs >> buffer) {cout << buffer << endl;}*///第二种读取方法/*char buffer[1024] = { 0 };while (ifs.getline(buffer, sizeof(buffer))) {cout << buffer << endl;}*///第三种读取方法string buffer;while (getline(ifs, buffer)) {cout << buffer << endl;}//第四种读取方法(不常用)/*char c;while ((c = ifs.get()) != EOF) {cout << c << endl;}*/ifs.close();
}int main() {test01();return 0;
}
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<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;class Person {
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test01() {ofstream ofs;ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);Person p = { "张三",18 };ofs.write((const char*)&p, sizeof(Person));ofs.close();
}int main() {test01();return 0;
}
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<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;class Person {
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test01() {ifstream ifs;ifs.open("person.txt", ios::in | ios::binary);if (!ifs.is_open()) {cout << "打开失败" << endl;return;}Person p;ifs.read((char*)&p, sizeof(Person));cout << p.m_Name << endl;cout << p.m_Age << endl;ifs.close();
}int main() {test01();return 0;
) {cout << buffer << endl;}*///第三种读取方法string buffer;while (getline(ifs, buffer)) {cout << buffer << endl;}//第四种读取方法(不常用)/*char c;while ((c = ifs.get()) != EOF) {cout << c << endl;}*/ifs.close();
}int main() {test01();return 0;
}
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<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;class Person {
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test01() {ofstream ofs;ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);Person p = { "张三",18 };ofs.write((const char*)&p, sizeof(Person));ofs.close();
}int main() {test01();return 0;
}
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<iostream>
#include<fstream>
using namespace std;class Person {
public:char m_Name[64];int m_Age;
};void test01() {ifstream ifs;ifs.open("person.txt", ios::in | ios::binary);if (!ifs.is_open()) {cout << "打开失败" << endl;return;}Person p;ifs.read((char*)&p, sizeof(Person));cout << p.m_Name << endl;cout << p.m_Age << endl;ifs.close();
}int main() {test01();return 0;
}