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[C++知识库]C++笔记4

类和对象

C++面向对象的三大特征：
– 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
具有相同性质的对象，我们可以抽象称为类

封装

封装的意义

封装是C++面向对象三大特征之一
封装的意义：
– 1、将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
– 2、将属性和行为加以权限控制
封装意义1
语法：class 类名 { 访问权限：属性 / 行为 }；
例：设计一个圆类，求圆的周长

#include <iostream>
using namespace std;

const double PI = 3.14;

class Circle
{
	//访问权限
public:   //公共权限
	//属性
	int m_r;   //半径

	//行为
	double calculataZC()    //获取圆的周长
	{
		return 2 * PI * m_r;
	}
};

int main() {
	//通过圆类，创建具体的圆（对象）——————实例化
	Circle c1;
	//给圆（对象）的属性赋值
	c1.m_r = 10;

	cout << "圆的周长为：" << c1.calculataZC() << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

类中的属性和行为统称为成员
属性又叫做成员属性或成员变量
行为又叫做成员函数或成员方法

封装意义2

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
三种访问权限：
– 1、公共权限 public 成员类内可以访问，类外可以访问
– 2、保护权限 protected 成员类内可以访问，类外不可以访问
– 3、私有权限 private 成员类内可以访问，类外不可以访问

#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:	  //公共权限
	string m_Name;//名字

protected:    //保护权限
	string m_Car;//汽车

private:     //私有权限
	int m_Password;//银行卡密码

public://类内均可以访问
	void func()
	{
		m_Name = "张三";
		m_Car = "拖拉机";
		m_Password = 12345;

	}
};

int main() {
	//实例化具体对象
	Person p1;

	p1.m_Name = "李四";
	//   p1.m_Car = "奔驰"       //保护权限，类外无法访问
	//   p1.m_Password = 123;    //私有权限，类外无法访问

	system("pause");
	return 0;
}

struct和class的区别

在C++中struct和class唯一的区别就在于默认访问权限不同：

struct默认权限为公共
class默认权限为私有

#include <iostream>
using namespace std;

class C1
{
	int m_A;//默认权限为私有
};

struct C2
{
	int m_A;//默认权限是公共
};

int main() {
	C1 c1;
	//  c1.m_A = 100;    //私有权限，类外不能访问
	C2 c2;
	c2.m_A = 100;     //公共权限，类外可以访问

	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
2、对于写权限，我们可以检测数据的有效性

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	//写姓名
	void setName(string name)
	{
		m_Name = name;
	}
	//读姓名
	string getName()
	{
		return m_Name;
	}
	//获取年龄
	int getAge()
	{
		return m_Age;
	}
	//修改年龄     年龄范围必须在0~150之间
	void setAge(int age)
	{
		if (age < 0 || age > 150)
		{
			m_Age = 0;
			cout << "您输入的年龄有误" << endl;
			return;
		}
		else
			m_Age = age;
	}
	//设置情人
	void setLover(string lover)
	{
		m_Lover = lover;
	}
private:
	//姓名     可读可写
	string m_Name;
	//年龄     可读可写
	int m_Age;
	//情人     只写
	string m_Lover;
};

int main() {
	Person p;
	//  p.m_Name = "张三";  //私有权限，无法类外访问
	p.setName("张三");

	cout << "姓名为： " << p.getName() << endl;

	//  p.m_Age = 18;  //私有权限，无法类外访问
	p.setAge(1000);
	cout << "年龄为： " << p.getAge() << endl;
	p.setAge(18);
	cout << "年龄为： " << p.getAge() << endl;
	
	p.setLover("苍井");
	//cout << "情人为： " << p.m_Lover() << endl;    无法访问

	system("pause");
	return 0;
}

对象的初始化和清理

C++中的面向对象来源于生活，每个对象都有初始设置以及对象销毁前的清除数据的设置

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，也会造成移动的安全问题
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具
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

构造函数语法：类名（）{}

1、构造函数，没有返回值也不写void
2、函数名称与类名相同
3、构造函数可以有参数，因此可以发生重载
4、程序在调用对象时会自动调用构造，无须手动调用，而且只会调用一次

析构函数：主要作用于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作

析构函数语法：~类名（）{}

1、析构函数，没有返回值也不写void
2、函数名称与类名相同，在名称前加上符号~
3、析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4、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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	//构造函数
	//创建对象的时候，会自动调用，且只调用一次
	Person()
	{
		cout << "Person 构造函数的调用" << endl;
	}
	//析构函数
	//对象在销毁前，会自动调用析构函数，而且指挥调用一次
	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
	}
};

void test01()
{
	Person p;//在栈上的数据，在test01执行完毕后，会自动释放这个对象
}

int main() {
	test01();

	Person p;//在main函数执行完时，这个对象才会被释放

	system("pause");
	return 0;
}

构造函数的分类及调用

两种分类方式：

按参数分为：由参构造和无参构造
按类型分为：普通构造和拷贝构造

三种调用方法：

括号法
显示法
隐式转换法

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public:
	Person()//无参构造函数、默认构造函数        普通构造函数
	{
		cout << "Person 的无参构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int a)//有参构造函数                普通构造函数
	{
		age = a;
		cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person &p)
	{
		age = p.age;
		cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int age;
};

//调用
void test01()
{
	Person  p1;//默认构造函数调用     此处不加（）
	//Person p1();//若加，不调用class，因为编译器会认为这是一个函数的声明，不会认为在创建对象
	//括号法
	Person p2(10);//有参构造函数调用
	Person p3(p2);//拷贝构造函数调用

	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
	cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;//同p2

	//显示法
	Person p4 = Person(10);//有参构造    注：Person(10)为匿名对象
	//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
	Person p5 = Person(p2);//拷贝构造
	//注：不能利用拷贝构造函数初始化匿名对象     编译器会认为  Person (p3) 为  Person p3;对象声明    导致p3重定义

	//隐式转换法
	Person p6 = 10;//相当于写的是   Person p6 = Person(10)；
	Person p7 = p4;//拷贝构造
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

拷贝构造函数调用时机

C++种拷贝构造函数调用时机通常由三种情况：

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

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person 的无参构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age)
	{
		m_age = age;
		cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person &p)
	{
		m_age = p.m_age;
		cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_age;
};

void test01()//使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
{
	Person p1(20);
	Person p2(p1);

	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_age << endl;
}

//值传递的方式给函数参数传值
void dowork(Person p)
{

}
void test02()
{
	Person p;
	dowork(p);
}

//值方式返回局部变量
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

1、默认构造函数（无参，函数体为空）（空实现）
2、默认析构函数（无参，函数体为空）（空实现）
3、默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝（值拷贝）

构造函数调用规则如下：

1、如果用户定义由参构造函数，C++不再提供无参构造，但是会提供默认拷贝构造
2、如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数

规则1

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public:
	
	Person()
	{
		cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age)
	{
		m_age = age;
		cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
	}
	/*
	Person(const Person &p)
	{
		m_age = p.m_age;
		cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	*/
	~Person()
	{
		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_age;
};

void test01()//使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
{
	Person p;
	p.m_age = 18;

	Person p2(p);//编译器提供默认拷贝构造

	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_age << endl;
}

void test02()
{
	//Person p1;//有有参构造无默认构造时错误，有有参构造时，函数不会提供默认构造
	Person  p1(18);
	Person p3(p1);//编译器提供默认拷贝构造
}

int main() {
	test01();
	test02();

	system("pause");
	return 0;
}

规则2：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public:
	Person(const Person &p)
	{
		m_age = p.m_age;
		cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_age;
};

void test02()
{
	//Person p;    错误
	//Person  p1(18);  错误
}

int main() {

	test02();

	system("pause");
	return 0;
}

深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作
深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

错误示范：

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public：
	Person()
	{
		cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age,int height)
	{
		m_age = age;
		m_height = new int(height);//须由程序员手动释放
		cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
			m_height = NULL;
		}

		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_age;
	int *m_height;
};

void test01()
{
	Person p1(18,160);

	cout << "p1的年龄为：" << p1.m_age << "身高为：" << *p1.m_height << endl;

	Person p2(p1);

	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_age << "身高为：" << *p2.m_height << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

错误原因：
在这里插入图片描述
两次释放同一堆区内存空间，第二次为非法操作

利用深拷贝修改
在这里插入图片描述

#include <iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public:
	
	Person()
	{
		cout << "Person 的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age,int height)
	{
		m_age = age;
		m_height = new int(height);//须由程序员手动释放
		cout << "Person 的有参构造函数调用" << endl;
	}
	//自己实现拷贝构造函数， 解决浅拷贝带来的问题
	Person(const Person &p)
	{
		cout << "Person 的拷贝构造函数调用" << endl;
		m_age = p.m_age;
		//m_height = p.m_height;    编译器默认实现就是此行代码
		//深拷贝操作
		m_height = new int(*p.m_height);
	}
	~Person()
	{
		//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
			m_height = NULL;
		}

		cout << "Person 的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_age;
	int *m_height;
};

void test01()
{
	Person p1(18,160);

	cout << "p1的年龄为：" << p1.m_age << "身高为：" << *p1.m_height << endl;

	Person p2(p1);

	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_age << "身高为：" << *p2.m_height << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

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）…{}

#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:
	//传统初始化操作
	/*
	Person(int a, int b, int c)
	{
		m_A = a;
		m_B = b;
		m_C = c;
	}
	*/

	//初始化列表
	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 << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B << " m_C = " << p.m_C << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

注意：冒号位置
类对象作为类成员

C++类中的成员可以时另一个类的对象，我们称该成员为对象成员

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Phone
{
public:
	Phone(string pname)
	{
		m_Pname = pname;
		cout << "Phone的构造函数调用" << endl;
	}
	~Phone()
	{
		cout << "Phone的析构函数调用" << endl;
	}
	//手机品牌名称
	string  m_Pname;
};
class Person
{
public:
	Person(string name, string pname) :m_name(name), m_phone(pname)
	//相当于Phong m_phone = pname   隐式转换法
	{
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person的析构函数调用" << endl;
	}

	//姓名
	string m_name;
	//手机
	Phone m_phone;
};

void test01()
{
	Person p("张三", "苹果MAX");
	cout << p.m_name << "拿着：" << p.m_phone.m_Pname << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

当其他类对象作为本类成员，构造时先构造类对象，再构造自身
当其他类对象作为本类成员，析构时先析构自身，再析构对象

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

静态成员分类：

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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	//静态成员函数
	static void func()
	{
		m_a = 100;//静态成员函数可以访问静态成员变量         共享的，所有成员公用同一参数
		//  m_b = 200;    错误，静态成员函数不可以访问非静态成员变量     因为编译器不确定修改的是哪个对象的m_b属性
		cout << "static void func的调用" << endl;
	}
	static int m_a;//静态成员变量
	int m_b;//非静态成员变量
private:
	static void func2()
	{
		cout << "static void func2的调用" << endl;
	}
};

int Person::m_a = 0;

//两种访问方式
void test01()
{
	//通过对象访问
	Person p;
	p.func();

	//通过类名访问
	Person::func();

	//Person::func2();    错误，类外不可以访问私有静态成员函数
}

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储存

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开储存
只有非静态成员变量才属于类的对象上

空对象占用内存空间为1

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{

};

//两种访问方式
void test01()
{
	Person p;

	//空对象占用内存空间
	//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置
	//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
	cout << "size of p=" << sizeof(p) << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

成员变量和成员函数分开储存

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
	int m_a;   //非静态成员变量
	static int m_b;    //静态成员变量    不属于类对象上
	void func()//非静态成员函数      不属于类对象上
	{  }
	static void func2() {}//静态成员函数        不属于类对象上
};

int Person::m_b = 0;

void test01()
{
	Person p;

	cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

this指针概念

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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		this->age = age;//解决名称冲突      this指针指向被调用的成员函数所属的对象
	}
	Person & PersonAddage(Person &p)
	{
		this->age += p.age;
		return *this;
	}
	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(18);

	cout << "p1的年龄为：" << p1.age << endl;
}

//返回对象本身用*this
void test02()
{
	Person p1(10);
	Person p2(10);

	//链式编程思想
	p2.PersonAddage(p1).PersonAddage(p1).PersonAddage(p1);

	cout << "p2的年龄为：" << 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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	void showclassname()
	{
		cout << "this is Person class" << endl;
	}
	void shoePersonage()
	{
		if (this == NULL)//提高代码健壮性
		{
			return;
		}
		cout << "age = " << this->m_age << endl;
	}
	int m_age;
};

void test01()
{
	Person *p = NULL;

	p->showclassname();
	//p->shoePersonage();    错误，因为传入的指针为空
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

const修饰成员函数

常函数

成员函数后加const后我们称这个函数为常数
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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

class Person
{
public:
	void showPeson() const//常函数
	{
		this->m_b = 100;
		//  this->m_a = 100;   this指针本质是指针常量，指针的指向是不可以修改的
		//成员函数后的const实际上修饰的是this指针，让指针指向的值也不可以修改
		//this = NULL;    this指针不可以修改指针的指向

	}
	void func()
	{
		m_a = 100;
	}

	int m_a;
	mutable int m_b;//特殊变量，即使在常函数中，也可以修改这个值，加关键字mutable
};

void test01()
{
	Person p;
	p.showPeson();
}

//常对象

void test02()
{
	const Person p;//在对象前加const ，变为常对象
	// p.m_a = 100;   
	p.m_b = 100;//特殊变量，即使在常d对象下，也可以修改这个值

	//常对象只能调用常函数
	p.showPeson();
	//p.func();   错误，常对象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
}

int main() {
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}