C++程序进阶学习

目录

引言  

C++内存分区

一、内存分区模型

二、 程序运行前

 三、程序执行后

C++引用

引用的语法

作用

本质

优点

C++封装

C++对象特性

C++对象模型和this指针

C++友元

C++运算符重载

C++继承

C++多态

C++文件


引言  

        看过我博客的朋友可能都了解这篇文章内容了,这篇博客是由我单独每天撰写的C++内容合集,重新整理完善了内容;也算是自己重新学习,也和大家一起学习,如果对大家的学习有帮助,那自然更好,如果大家在学习的过程中发现文章内容有问题或者不懂的,希望大家能在评论区积极讨论,我看到了也会回复!!!

C++内存分区

一、内存分区模型

在执行C++程序时,我们可将内存划分为四个区域

  • 代码区:存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理(我们一般的代码都在里面)
  • 全局区:存放全局变量和静态变量以及常量
  • 栈区:存放函数的参数值,局部变量等,这个区域则由编译器自动分配释放
  • 堆区:这一区域则是程序员自己分配和释放,程序结束时也会由系统回收

为什么要区分这些区域呢? 

将数据放在不同区域,数据所占空间的时间不同,这也使我们能更灵活的使用数据。

二、 程序运行前

在程序编译后,未执行该程序前分为两个部分

1.代码区:

存放CPU执行的机器指令

我们需要注意代码区是只读不写的

2.全局区:

 三、程序执行后

在程序执行后可分为两部分

栈区:这里我们需要注意的是,在编写程序时,不能返回局部变量的地址

示例:

#include<iostream>
using namespace std;//栈区的数据由编译器管理开辟和释放int* func()//形参数据也放在栈区
{int c_a = 10;return &c_a;
}int main()
{int * p = func();cout << *p << endl;//第一次可以打印正确的数字,这个时候他的值以及被编译器释放了,只是因为编译器做了保留cout << *p << endl;//第二次这个数据就不再保留system("pause");return 0;
}

堆区:在C++中主要利用new在堆区开辟内存

示例:

#include<iostream>
using namespace std;int* func()
{int * p = new int(1);return p;
}int main()
{int*p = func();cout << *p << endl;cout << *p << endl; cout << *p << endl;//只要我们没有人为的去释放内存,是可以一直输出的system("pause");return 0;
}

C++引用

引用的语法

        数据类型  & 别名 = 原名

作用

        1、函数传参时,可以利用引用技术让形参修饰实参

        2、引用是可以作为函数的返回值存在的(同样不可以返回局部变量引用)

本质

        引用的本质在C++内部实现一个指针常量

优点

        可以简化指针修改实参

示例1:

#include<iostream>using namespace std;int main(){int a = 1;int &b = a;//创建引用cout << "a=" << a << endl;//输出均是1cout << "b=" << b << endl;b = 2;cout << "a=" << a << endl;//输出均是2cout << "b=" << b << endl;system("pause");return 0;}

注意:

        1.引用必须要初始化

        2.一旦初始化了,就不可以更改了!!!!

我们也同样可以来看一下引用其本质,下面一个示例就能很好的说明:

示例2:

#include<iostream>using namespace std;//发现是引用,转换为 int* const b = &a;void func(int &b){b = 100;//ref是引用,转换为*b = 100}int main(){int a = 10;//自动转换为 int* const b = &a,这就相当于一个指针常量,指针常量我们都知道是指针指向不可改,这也充分说明了我们之前为什么说引用不可更改int &b = a;ref = 20;//当编译器内部发现 ref 是引用,编译器自动将其转换为:*b=20;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;func(a);system("pause");return 0;}

        当我们在编写程序时就无需考虑其是怎样去转换的,讲解引用本质,只是为了帮助我们理解。我们只需掌握引用的语法结构、作用以及注意事项!!! 

C++封装

        C++认为万事万物都皆为对象,对象上有其属性和行为

    类在设计时,可以把属性和行为加以控制,可以设置三种权限:

  1. public      公共权限   成员  类内可以访问  类外可以访问
  2. protected   保护权限   成员  类内可以访问  类外不可以访问
  3. private     私有权限    成员  类内可以访问  类外不可以访问

        这里使用class去创建类,前面我们学习了struct创建体,二者并没有什么差别,struct和class唯一的区别就是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

举一个简单的例子,求圆的周长:

        首先我们进行简单分析:我们知道圆的周长公式为2ΠR,Π是个定数,一般使用3.14,简单定义就行;R就是需要去设置的,这里我们就设计一个类,一个类里面包含属性和行为,圆的属性有圆心、半径或者直径,这里我们只需要设置一个半径就可以了,行为:就是我们要求的内容,设定为一个函数。下面就是代码:

#include<iostream>
using namespace std;const double PI = 3.14;//class 代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类的名称
class Circle
{public:  //公共权限//属性//半径int m_r;//行为//获取圆的周长double calculateZC(){return 2 * PI * m_r;}
};int main()
{//实例化  创建一个对象Circle c;//给圆对象 的属性进行赋值c.m_r = 10;cout << "圆的周长:" << c.calculateZC() << endl;system("pause");return 0;
}

        上面代码我们使用了最简单的类的创建,就是将属性都统一放置在公共权限中,但在我们通常编写程序时将这些放在私有权限,将设置数据和调取数据函数放在公共权限,这样有以下两个优点:

优点1:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限

优点2:对于写权限,我们可以检测数据的有效性

我们同样以求圆周为例:

#include<iostream>
using namespace std;//圆周率
const double PI = 3.14;//class 代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类的名称
class Circle
{
public://公共权限//  设置半径void setR(int r){m_R = r;}// 读取半径int getR(){return m_R;}//行为//获取圆的周长double getZC(){return 2 * PI * m_R;}//私密权限
private://属性//半径int m_R;
};int main()
{//实例化 创建具体的圆(对象)Circle c;//给圆对象 的属性进行赋值c.setR(10);cout << "圆的周长:" << c.getZC() << endl;system("pause");return 0;
}

        这样我们就能很好的控制数据的权限,在编写程序时需要分辨这个数据,在主函数中是否需要修改,是否需要读取,只有这样才能尽可能的减少编写错误。

C++对象特性

        在C++中,类的构造函数和析构函数是处理对象初始化和清理的关键。下面是构造函数和析构函数的详细解释:

一、构造函数

构造函数用于对象的初始化。构造函数的特点和使用如下:

  • 函数名与类名相同:构造函数的名称必须和类的名称完全相同,这样编译器才能识别它是构造函数。
  • 没有返回值:构造函数没有返回值类型,因此不需要写void或其他返回类型。
  • 可以有参数,可以重载:构造函数可以有参数,可以根据不同参数进行重载,这使得可以用不同方式初始化对象。
  • 自动调用:在创建对象的时候,构造函数会自动调用,而且每个对象的构造函数只会调用一次。

二、析构函数

析构函数用于对象销毁前的清理操作。析构函数的特点和使用如下:

  • 函数名与类名相同,前加 ~:析构函数的名称与类名相同,但前面要加上波浪号 ~
  • 没有返回值:析构函数也没有返回值类型,因此不需要写void或其他返回类型。
  • 不能有参数,不能重载:析构函数不能有参数,也不能被重载。
  • 自动调用:对象在销毁前会自动调用析构函数,每个对象的析构函数也只会调用一次。

下列写了三类函数的语法,以及三种调用方式:

#include<iostream>
using namespace std;class Person
{
public://构造函数Person(){cout << "Person的无参构造函数调用" << endl;}Person(int a){age = a;cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;}//拷贝构造函数Person(const Person &p){//将传入的人的身上的所有属性,拷贝到我身上cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;age = p.age;}~Person(){cout << "Person的析构函数调用 " << endl;}int age;
};void test()
{//1、括号法Person p1;//默认构造函数调用Person p2(10);//有参构造函数Person p3(p2);//拷贝构造函数//2、显示法Person p1;Person p2 = Person(10);//有参构造Person p3 = Person(p2);//拷贝构造//3、隐式转换法Person p4 = 10;//相当于  写了 Person p4 = Person(10)Person p5 = p4;
}int main()
{test();system("pause");return 0;
}

        在C++中,构造函数的调用和生成有一些特定的规则。了解这些规则有助于正确管理类的构造和销毁。以下是详细的说明:

1. 编译器默认添加的函数

当你定义一个类时,C++编译器会自动为类添加至少三个默认函数:

  • 默认构造函数:如果你没有定义任何构造函数,编译器会提供一个无参的默认构造函数。
  • 析构函数:编译器会提供一个默认的析构函数,用于对象销毁时的清理工作。
  • 拷贝构造函数:编译器会提供一个默认的拷贝构造函数,该函数执行成员变量的浅拷贝(值拷贝)。

示例代码:

class MyClass {// 如果没有定义任何构造函数、析构函数或拷贝构造函数// 编译器会自动生成以下函数:
public:MyClass();              // 默认构造函数~MyClass();             // 默认析构函数MyClass(const MyClass& other); // 默认拷贝构造函数
};

 2. 有参构造函数的影响

  • 覆盖默认构造函数:如果你定义了一个有参构造函数,编译器就不再提供默认的无参构造函数。
  • 依然提供拷贝构造函数:即使定义了有参构造函数,编译器仍然会提供默认的拷贝构造函数(如果没有显式定义)。

示例代码:

class MyClass {
public:MyClass(int value);    // 有参构造函数// 编译器不会再提供默认构造函数// 编译器依然会提供默认的拷贝构造函数和析构函数
};

 3. 拷贝构造函数的影响

  • 覆盖默认拷贝构造函数:如果你定义了拷贝构造函数,编译器就不再提供默认的拷贝构造函数。
  • 不影响其他普通构造函数:即使定义了拷贝构造函数,编译器仍然会提供默认构造函数和析构函数(如果没有显式定义)。

示例代码:

class MyClass {
public:MyClass(const MyClass& other);  // 拷贝构造函数// 编译器不会再提供默认的拷贝构造函数// 编译器依然会提供默认构造函数和析构函数(如果没有显式定义)
};

 4. 手动定义所有特殊成员函数

        在实际开发中,通常会根据需要手动定义所有的特殊成员函数,以确保对象的正确构造和销毁。

示例代码:

class MyClass {
public:MyClass() {// 自定义默认构造函数}MyClass(int value) {// 自定义有参构造函数}MyClass(const MyClass& other) {// 自定义拷贝构造函数}~MyClass() {// 自定义析构函数}
};

        通过理解这些规则,可以更好地控制对象的生命周期,避免潜在的内存泄漏和其他问题。 

后续我将逐步整合,收藏不迷路!!!大家感兴趣,也可以先看看我之前的博客!!!

C++对象模型和this指针

C++友元

C++运算符重载

C++继承

C++多态

C++文件

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