C++ 类和对象 知识笔记

1、类和对象

C++面向对象的三大特征为：封装、继承、多态
C++认为万事万物都皆为对象，对象上有其属性和行为
例如
人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…，行为有走、跳、跑、吃饭、唱歌…。

1.1、封装的意义一

• 将属性和行为作为一个整体，表示生活中的事物
• 将属性和行为加以权限控制

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：}；

例如：设计一个圆类，求圆的周长
//圆求周长的公式：2PI半径

class Circle
{
//访问权限,公共权限
public:
//属性
int m_R;
//行为
//获取圆的周长
double calculateZJ()
{
return 2*PI*m_R;
}
};//（实例化）通过一个类，创建一个具体的对象
Circle c1;
c1.m_R = 10;         //半径赋值
c1.calculateZJ();    //行为访问

1.2、封装的意义二

访问权限有三种：
public        公共权限     成员    类外可以访问
protected     保护权限     成员    类外不可以访问    子类可以访问父类中的保护内容
private       私有权限     成员    类外不可以访问    子类不可以访问父类中的私有内容

1.3、struct和class区别

在C++中struct和class唯一区别就在于默认访问权限不同
区别：

• struct 默认访问权限 公共
• class 默认访问权限 私有

1.4、成员属性私有化

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

2、构造函数、析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题。一个对象或者变量没有初始化状态，对其使用后果是未知。
同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定完全问题。
C++利用构造函数和析构函数解析上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。
对象的初始化和清理工作是编译器强制我们做的事情，因此如果“我们不提供构造和析构，编译器会提供‘。

编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

• 构造函数：主要作用在于创建 对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
• 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。

构造函数语法：
类名（）{}

• 构造函数，没有返回值也不写void
• 函数名称与类名相同
• 构造函数可以有参数，因此可以发生重载
• 程序在调用对象时回自动调用构造，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

2.1、构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按参数分为：有参构造和无参构造
• 按类型分为：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：
- 括号法
- Person p1 ;           //默认构造函数  ，调用默认构造函数，不要加()。
- Person p2(10);      //有参构造函数
- Person p3(p2);      //拷贝构造函数
-  显示法
- Person p1 ; 
- Person p2 = Person(10);      //有参构造     
- Person p3 = Person(p2);     //拷贝构造
- Person(10);     //匿名对象 特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象
- 注意事项：不要利用拷贝构造函数，初始化匿名对象      Person(p4)  //错误
- 隐式转换法
- Person p1 ; 
- Person p2 = 10；     //相当于 写了 Person p2 = Person(10);     有参构造
- Person p3 = p2；    //拷贝构造

class Person 
{
public:
//无参构造函数
Person()
{}
//有参构造函数
Person(int a)
{}
//拷贝构造函数
Person(const Person &p)
{}
//析构函数
~Person()
{}

2.2、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（调用拷贝构造函数）
• 值传递的方式函数参数传值（调用拷贝构造函数）
• 以值方式返回局部对象（调用拷贝构造函数）

Person doWork2()    //值返回局部对象
{    
Person p1;
return p1;
}

2.3、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，对属性进行值拷贝

3、深拷贝和浅拷贝

深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（利用编译器提供的拷贝构造函数，会做浅拷贝操作）
深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作（自己实现拷贝构造函数，解决浅拷贝带来的问题）

注意：
浅拷贝带来的问题就是堆区的内存重复释放。
深拷贝就是用new操作在堆区重新申请空间。
总结：如果属性在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题。

4、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）...{}

5、类对象作为类的成员

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
class A{}
class B
{
A a;
}
B类中有对象A作为成员，A为对象成员
当创建B对象是，A与B的有构造和析构的顺序是谁先谁后。

6、静态成员

6.1、静态成员和静态函数

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

6.2、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。

6.3、this指针的用途

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码，那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

C++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。

this指针 是 隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。
this指针不需要定义，直接使用即可。

this指针的用途

• 当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
• 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this

6.4、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。

6.5、const修饰成员函数

常函数：

• 成员函数后加const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

7、友元

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

8、运算符重载

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算.内置数据类型是不可以发生重载的。

运算符重载关键字： operator

9、继承

语法：class 子类类名 : 继承方式 父类类名

继承方式：
公共继承：父类的公共属性和保护属性的成员变量子类可以访问，私有属性子类不可以访问，继承后父类的成员变量属性保持不变。
保护继承：父类的公共属性和保护属性的成员变量子类可以访问，私有属性子类不可以访问，继承后父类的公共属性和保护属性都变为保护属性，私有属性不变。
私有继承：父类的公共属性和保护属性的成员变量子类可以访问，私有属性子类不可以访问，继承后父类的公共属性和保护属性都变为私有属性，私有属性不变。

构造和析构的顺序：先构造父类，再构造子类；析构函数和构造函数顺序相反。

同名成员和同名静态成员处理：要加作用域

多继承语法：class 子类类名:继承方式 父类类名,继承方式 父类类名,…

菱形继承问题解决方法：使用虚基类

10、多态

多态是C++面向对象三大特征之一
多态分两类
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

动态多态的满足条件：
1、有继承关系
2、子类要重写父类的虚函数（重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同）

当子类重写父类的虚函数：
子类中的虚函数表 内部 会替换成 子类的虚函数地址，当父类的指针或者引用指向子类对象时，发生多态。

10.1、动态多态使用：

1、父类的指针或者引用 执行子类对象

vfptr  虚函数指针
v - virtual
f - function
ptr - pointervftable 虚函数表
v - virtual
f - function
table - table

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

10.2、纯虚函数和抽象类

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

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；

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，可以不写虚析构和纯虚析构
3、拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类