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[C++知识库]C++笔记 04

C++面向对象的三大特性为: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、体重等,行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌等;
车可以作为对象,属性有轮胎、方向盘、车灯等,行为有载人、放音乐、开空调等。
具有相同性质的对象,我们可以抽象为类,人属于人类,车属于车类。

一. 封装

封装是C++面向对象三大特性之一

封装的意义:
1)将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事务;
2)将属性和行为加以权限控制

语法:class 类名 { 访问权限: 属性/行为 };

//设计一个圆类,求圆的周长
//class 代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类名称
const double PI=3.14;

class Circle 
{
	//访问权限,公共权限
	public: 
			//属性(通常是一些变量)
			//半径
			int m_r;
			
			//行为(通常是一些函数)
			//获取圆的周长
			double calculateZC()
			{
				return 2*PI*m_r;
			}
};

int main()
{
	//通过圆类,创建具体的圆(对象)
	//实例化(通过一个类,创建一个对象的过程)
	Circle cl;

	//给圆对象的属性进行赋值
	cl.m_r=10;
	cout<<"圆的周长为"<<cl.calculateZC()<<endl;
}

类中的属性和行为,统一称为成员;
属性也称为成员属性成员变量行为也称为成员函数成员方法

访问权限有三种:
public: 公共权限 (类内可以访问,类外可以访问)
protected: 保护权限 (类内可以访问,类外不可以访问)
private: 私有权限 (类内可以访问,类外不可以访问)

建议将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

二. 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,在某一天我们不用的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。

1. 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的,同样的使用完一个对象或者变量,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求我们做的事情,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,执行一些清理工作。

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,可以发生重载;
4)程序在调用对象的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 () { }
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)程序在调用对象的时候会自动调用析构,无需手动调用,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();  /*此时输出为“Person的构造函数调用”“Person的析构函数调用”(二者均有)
						因为p在栈区,test01()执行完后,p就会被释放*/
	system("pause");
	return 0;
}

//若主函数改为:
int main()
{
	Person p;       /*此时输出只有“Person的构造函数调用”,程序停在system("pause")处,
	未执行完,所以不会调用析构函数*/
	system("pause");
	return 0;
}

2. 构造函数的分类及调用

两种分类方式:
按参数分为:有参构造无参构造(又称为默认构造函数)
按类型分为:普通构造拷贝构造

三种调用方式:
括号法;显示法;隐式转换法

class Person
{
	public:
		//无参(默认)构造函数
		Person()
			{
				cout<<"调用无参构造函数"<<endl;
			}
			
		//有参构造函数
		Person(int a)
		{
			age=a;
			cout<<"调用有参构造函数"<<endl;
		}
		
		//拷贝构造函数
		Person(const &p)
		{
			age=p.age;
			cout<<"调用拷贝构造函数"<<endl;
		}
		
		//析构函数
		~Person()
		{
			cout<<"调用析构函数"<<endl;
		}
	public:
		int age;
};

//调用无参构造函数
void test01()
{
	Person p; //调用无参构造函数
}

//调用有参构造函数
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Person p1();
						如果加了,编译器认为这是一个函数声明*/
	Person p2(p1); //调用拷贝构造

	//显示法
	Person p2=Person(10);
	Person p3=Person(p2);
	/*Person(10)单独写就是匿名对象,当前行结束之后,马上析构*/

	//隐式转换法
	Person p4=10; //相当于Person p4=Person(10);
	Person p5=p4;//相当于Person p5=Person(p4); 
	/*注意,不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象,如Person(p3);
		编译器会认为Person(p3)等价于Person p3,从而产生重定义问题*/
}

3. 拷贝构造函数的调用时机

C++拷贝构造函数调用时机通常有三种情况:
1)使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
2)值传递的方式给函数参数传值
3)以值方式返回局部对象

#include<iostream>
using namespace std;

class Person 
{
public: 
	int mAge;

public:
	Person() 
	{
		cout << "无参构造函数" << endl;
	}

	Person(int age)
	{
		cout << "有参构造函数" << endl;
		this->mAge = age;
	}

	Person(const Person& p)
	{
		cout << "拷贝构造函数" << endl;
		this->mAge = p.mAge;
	}

	//析构函数在释放内存之前调用
	~Person()
	{
		cout << "析构函数调用" << endl;
	}
};

//1.使用一个已经创建完毕的对象初始化另一个对象
void test01()
{
	Person man(100);  //调用有参构造函数
	Person newman(man); //调用拷贝构造函数
	Person newman2 = man; //调用拷贝构造函数
	Person newman3;  
	newman3 = man;//此处不是调用拷贝构造函数,而是赋值操作。
	              
/*
 拷贝构造函数是在对象被创建时调用的,而赋值函数只能被已经存在了的对象调用,注意二者的区别
*/
}

//2.一个对象以值传递的方式给函数参数传值
void dowork(Person p)
{
	p.mAge = 1;
	cout << p.mAge << endl;
}
void test02()
{
	Person p; //无参构造函数
	p.mAge = 2;
	dowork(p);  /*值传递,实参传给形参时,会调用拷贝构造函数,形参中的p会按照实参中的p拷贝一个副本,
				在函数dowork(Person p1)中做赋值操作,不会影响dowork(p)中的p值
				*/
	cout << p.mAge << endl; 
}

//3.一个对象以值方式从函数返回(以值方式返回局部对象)
Person dowork2()
{
	Person p1;//局部对象
	cout << (int*)&p1 << endl;//用于验证地址是否相同
	return p1;               //会拷贝一个p1返回,调用拷贝构造函数
}
void test03()
{
	Person p = dowork2();
	cout << (int*)&p << endl; 
}
int main()
{
	test03();
	system("pause");
	return 0;
}

4. 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++不再提供默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造
  • 如果用户定义拷贝构造函数,C++不再提供其他构造函数

5. 深拷贝与浅拷贝

浅拷贝:简单的赋值拷贝操作(默认的拷贝构造函数就是浅拷贝)
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<<"调用无参构造函数"<<endl;
		}

		//有参构造函数
		Person(int age,int height)
		{
			cout<<"调用有参构造函数"<<endl;
			m_age=age;
			m_height=new int(height);
		}

		//拷贝构造函数
		Person(const Person &p)
		{
			cout<<"调用拷贝构造函数"<<endl;
			/*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*/

			m_age=p.m_age;
			m_height=new int(*p.m_height); //深拷贝操作
			//m_height=p.m_height; 编译器默认是实现这行代码
		}

		//析构函数
		~Person()
		{
			//析构代码,将堆区开辟数据做释放操作
			cout<<"调用析构函数"<<endl;
			if(m_height!=NULL)
			{
			delete m_height; //释放指针指向的内存
			m_height=NULL; //置空,防止野指针出现
			}
        }
    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;  // *p1.m_height 解引用
    cout<<"p2的年龄:"<<p2.m_age<<"身高:"<<*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;
当类中数据成员没有指针时,利用浅拷贝完全没问题;当成员中有指针时,要使用深拷贝
在这里插入图片描述

6. 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),....{ }

//传统初始化操作
public:
	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;

//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 main()
{
	Person p(30,20,10);
	......
}

7. 类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象,称该成员为对象成员。

当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造类对象(其他),再构造自身(本);析构的顺序与构造相反。

8. 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
1)所有对象共享同一份数据;
2)在编译阶段分配内存
3)类内声明,类外初始化
静态成员函数
1)所有对象共享同一个函数;
2)静态成员函数只能访问静态成员变量;

class Person
{
	public:
		static int m_A; //类内声明
	private:
		static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A=10; //类外初始化
int Person::m_B=10;

void test01()
{
	//静态成员变量两种访问方式
	//1.通过对象
	Person p1;
	p1.m_A=100;
	cout<<"p1.m_A="<<p1.m_A<<endl;  //输出为p1.m_A=100

	Person p2;
	p2.m_A=200;
	cout<<"p1.m_A="<<p1.m_A<<endl; //输出为p1.m_A=200
	cout<<"p2.m_A="<<p2.m_A<<endl; //输出为p2.m_A=200
	/* 所有对象都共享同一份数据 */

	//2. 通过类名
	cout<<"m_A="<<Person::m_A<<endl;
	// cout<<"m_B="<<Person::m_B<<endl; 私有权限访问不到,类外访问不到私有静态成员变量
}
/*静态成员函数不可以访问非静态成员变量,因为无法区分到底是哪个对象的成员变量*/

public:
	static int m_A; //静态成员变量
	int m_B; //非静态成员变量
	static void func()
	{
		m_A=100;
		//m_B=200; 静态成员函数不可以访问非静态成员变量
		cout<<"static void func()调用"<<endl;
		
	}
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