wen 编程最新 2024-01-31

04章-类和对象

4 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，身高，体重，行为有走，跑，跳，吃饭，唱歌

车也可以作为对象，属性有偶轮胎，方向盘，车灯，行为有载人，放音乐，开空调

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

4.1 封装

4.1.1 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，表现生活中的事务
将属性和行为加以权限控制

封装意义一：
在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事务

语法：class 类名{访问权限: 属性 / 行为};

示例1：设计一个圆类，求圆的周长

示例代码：

#include<iostream>	
using namespace std;

const double PI = 3.1415926;
//设计一个圆类，求圆的周长
//圆求周长公式：2*PI*半径
class Circle
{
	//访问权限
	//公共权限
public:
	//圆的属性
	int m_r;
	//圆的行为
	//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）
	Circle c1;
	//给圆对象 的属性进行赋值
	c1.m_r = 10;

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

	system("pause");
	return 0;
}

示例2：设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

示例2代码：

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

//设计一个学生类，属性有姓名和学号
//可以给个姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

//设计学生类
class Student
{
public://公共权限
	//类中的属性和行为统一称为成员
	// 属性 成员属性 成员变量
	// 行为 成员函数 成员方法
	//属性
	string m_Name;//姓名
	int m_Id;//学号

	//行为
	//显示姓名和学号
	void showStudent()
	{
		cout << "姓名：" << m_Name << " 学号：" << m_Id << endl;
	}

	//给姓名赋值
	void setName(string name)
	{
		m_Name = name;
	}
};

int main()
{
	//创建一个具体学生，实例化对象
	Student s1;
	//给s1对象 进行属性赋值操作
	s1.m_Name = "zhangsan";
	s1.m_Id = 1;
	//显示学生信息
	s1.setName("zhangsan2");
	s1.showStudent();
	

	Student s2;
	s2.m_Name = "lisi";
	s2.m_Id = 2;
	s2.showStudent();


	system("pause");
	return 0;
}

封装意义二：
类设计时，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：

public 公共权限
protected 保护权限
private 私有权限

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//访问权限
//三种
//公共权限 public     成员 类内可以访问 类外可以访问
//保护权限 protected  成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类可以访问父类中保护的内容
//私有权限 private    成员 类内可以访问 类外不可以访问 子类不可以访问父类中保护的内容

class Person
{
public:
	//公共权限内容
	string m_Name; //姓名
protected:
	//保护权限
	string m_Car;
private:
	//私有权限
	int m_Password;

public:
	void func()
	{
		m_Name = "zhangsan";
		m_Car = "tuolaji";
		m_Password = 123456;
	}
};

int main()
{
	//实例化具体的对象
	Person p1;

	p1.m_Name = "lisi";
	//p1.m_Car = "benchi";//错误，保护权限的内容，在类外访问不到
	//p1.Password = 123; //错误， 私有权限的内容，类外访问不到

	p1.func();//函数也是有权限的，函数体内部是可以访问属性的

	system("pause");
	return 0;
}

4.1.2 struct 和 class 区别

在C++中struct和class唯一区别在于默认的访问权限不同

struct 默认权限为共有
class 默认权限为私有

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

class C1
{
	int m_A;//默认权限是私有 
};

struct C2
{
	int m_A;
};
int main()
{
	//struct 和class 区别
	C1 c1_class;
	struct C2 c2_struct;
	cl_class.m_A;//错误，默认是私有成员
	c2_struct.m_A = 100;//正确，默认是共有成员
	system("pause");
	return 0;
}

4.1.3 成员属性设置私有

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

示例：

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

//成员属性设置为私有
//优点1：可以自己控制读写权限
//优点2：对于写可以检测数据的有效性

//设计人 类
class Person
{
public:
	//写姓名 设置姓名
	void setName(string name)
	{
		m_Name = name;
	}
	//读姓名 获取姓名
	string getName()
	{
		return m_Name;
	}
	//读年龄 获取年龄
	int getAge()
	{
		m_Age = -1;//初始化为18岁
		return m_Age;
	}
	//写年龄 设置年龄
	void setAge(int age)
	{
		if (age < 0 || age > 150)
		{
			cout << "您输入的年龄有误！" << endl;
			return;
		}
		m_Age = age;
	}
	//写情人 设置情人
	void setLover(string lover)
	{
		m_Lover = lover;
	}


private:
	//姓名 可读可写权限
	string m_Name;
	//年龄 只读权限
	int m_Age;
	//情人 只写权限
	string m_Lover;

};

int main()
{
	Person p;
	//写姓名
	p.setName("zhangsan");
	//读姓名
	cout << "姓名为：" << p.getName() << endl;
	//写年龄
	p.setAge(1200);
	//读年龄
	cout << "年龄为：" << p.getAge() << endl;
	//写情人
	p.setLover("lisi");

	system("pause");
	return 0;
}

练习案例1：

设计立方体类（Cube）
求出立方体的面积和体积
分别用全局函数和成员函数判断连个立方体是否相等

代码：

#include<iostream>
using namespace std;

//立方体类设计
//1、设计立方体类
//2、设计属性和行为
//3、设计行为，获取立方体的面积和体积
//4、分别利用全局函数和成员函数，判断两个立方体是否相等

class Cube {
public:
	// 行为
	// 设置获取长宽高
	// 设置长
	void setL(int l)
	{
		m_L = l;
	}
	// 获取长
	int getL()
	{
		return m_L;
	}
	// 设置宽
	void setW(int w)
	{
		m_W = w;
	}
	// 获取宽
	int getW()
	{
		return m_W;
	}
	// 设置高
	void setH(int h)
	{
		m_H = h;
	}
	// 获取高
	int getH()
	{
		return m_H;
	}
	// 获取立方体面积
	int calculateS()
	{
		return 2 * m_L * m_W + 2 * m_W * m_H + 2 * m_L * m_H;
	}
	//获取立方体体积
	int calculateV()
	{
		return m_L * m_W * m_H;
	}
	//利用成员函数判断两个立方体是否相等
	bool isSameByClass(Cube &c)
	{
		if (getL() == c.getL() && getW() == c.getW() && getH() == c.getH())
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

private:
	//属性
	int m_L;//长
	int m_W;//宽
	int m_H;//高
};

bool isSame(Cube& c1, Cube& c2)
{
	if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH())
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
int main()
{
	//创建立方体对象
	Cube c1;
	c1.setL(10);
	c1.setH(10);
	c1.setW(10);

	//600
	cout << "c1 的面积为：" << c1.calculateS() << endl;
	//1000
	cout << "c1 的体积为：" << c1.calculateV() << endl;

	//创建第二个立方体
	Cube c2;
	c2.setH(10);
	c2.setL(10);
	c2.setW(10);
	//利用全局函数判断
	bool ret = isSame(c1, c2);
	if (ret)
	{
		cout << "c1 和 c2是相等的!" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "c1 和 c2是不相等的!" << endl;
	}
	//利用成员函数判断
	ret = c1.isSameByClass(c2);
	if (ret)
	{
		cout << "c1 和 c2是相等的!" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "c1 和 c2是不相等的!" << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

练习案例2：

设计一个圆形类（Circle),和一个点类（Point)，计算点和圆的关系

点和圆关系判断：

点到圆心的距离 == 半径，点在圆上
点到圆心的距离 > 半径，点在圆外
点到圆心的距离 < 半径，点在源内

代码：

#include<iostream>
using namespace std;

//点和圆的关系案例

// 点类
class Point {
private:
	int m_X;
	int m_Y;
public:
	//设置x
	void setX(int x)
	{
		m_X = x;
	}
	//获取x
	int getX()
	{
		return m_X;
	}
	//设置y
	void setY(int y)
	{
		m_Y = y;
	}
	//获取y
	int getY()
	{
		return m_Y;
	}

};
//圆类
class Circle {
public:
	//设置半径
	void setR(int r)
	{
		m_R = r;
	}
	//获取半径
	int getR()
	{
		return m_R;
	}
	
	//设置圆心
	void setCenter(Point center)
	{
		m_Center = center;
	}
	//获取圆心
	Point getCenter()
	{
		return  m_Center;
	}

private:
	int m_R;//半径

	//在类中可以让另一个类，作为本类中的成员
	Point m_Center;//圆心
};

//判断点和圆关系函数
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
	//计算两点之间距离的平方
	int distence =
		(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +
		(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());

	//计算半径的平方
	int rDistance = c.getR() * c.getR();

	//判断关系
	if (distence == rDistance)
	{
		cout << "点在圆上" << endl;
	}
	else if(distence > rDistance)
	{
		cout << "点在圆外" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "点在园内" << endl;
	}
}

int main()
{
	//创建一个圆
	Circle c;
	c.setR(10);
	Point center;
	center.setX(10);
	center.setY(0);
	c.setCenter(center);
	//创建一个点
	Point p;
	p.setX(10);
	p.setY(10);

	//判断他们的关系
	isInCircle(c, p);

	system("pause");
	return 0;
}

代码2：分文件写

main.cpp:

#include<iostream>
using namespace std;
#include "circle.h"
#include "point.h"


//判断点和圆关系函数
void isInCircle(Circle& c, Point& p)
{
	//计算两点之间距离的平方
	int distence =
		(c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +
		(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());

	//计算半径的平方
	int rDistance = c.getR() * c.getR();

	//判断关系
	if (distence == rDistance)
	{
		cout << "点在圆上" << endl;
	}
	else if (distence > rDistance)
	{
		cout << "点在圆外" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "点在园内" << endl;
	}
}

int main()
{
	//创建一个圆
	Circle c;
	c.setR(10);
	Point center;
	center.setX(9);
	center.setY(0);
	c.setCenter(center);
	//创建一个点
	Point p;
	p.setX(10);
	p.setY(10);

	//判断他们的关系
	isInCircle(c, p);

	system("pause");
	return 0;
}

point.cpp:

#include "point.h"

//设置x
void Point::setX(int x)
{
	m_X = x;
}
//获取x
int Point::getX()
{
	return m_X;
}
//设置y
void Point::setY(int y)
{
	m_Y = y;
}
//获取y
int Point::getY()
{
	return m_Y;
}

point.h:

#pragma once //防止头文件重复包含
#include <iostream>
using namespace std;

// 点类
class Point {
private:
	int m_X;
	int m_Y;
public:
	//设置x
	void setX(int x);

	//获取x
	int getX();

	//设置y
	void setY(int y);

	//获取y
	int getY();
};

circle.cpp:

#include "circle.h"

//设置半径
void Circle::setR(int r)
{
	m_R = r;
}
//获取半径
int Circle::getR()
{
	return m_R;
}

//设置圆心
void Circle::setCenter(Point center)
{
	m_Center = center;
}
//获取圆心
Point Circle::getCenter()
{
	return  m_Center;
}

circle.h:

#pragma once //防止同文件重复包含
#include <iostream> //标准输入输出流
using namespace std;
#include "point.h"

//圆类
class Circle {
public:
	//设置半径
	void setR(int r);
	//获取半径
	int getR();

	//设置圆心
	void setCenter(Point center);
	//获取圆心
	Point getCenter();

private:
	int m_R;//半径

	//在类中可以让另一个类，作为本类中的成员
	Point m_Center;//圆心
};

4.2 对象的初始化清理

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化设置以及对象销毁前的清理数据设置。

4.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理而言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和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(){}

构造函数，没有返回值也不写void
函数名称与类名相同
构造函数可以由有参数，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函数，无需手动调用，而且只会调用一次

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//对象的初始化和清理
//1、构造函数，继续初始化操作

class Person
{
public:
	//1、构造函数
	//没有返回值，不用写void
	//函数名 与类名相同
	//构造函数可以有参数，可以发生重载
	//创建对象的时候，构造函数会自动调用，而且只调用一次
	Person()
	{
		cout << "Person 构造函数的调用" << endl;
	}
	//2、析构函数，进行清理的操作
	//没有返回值，不写void
	//函数名和类名相同， 在名称前加~
	//析构函数不可以有参数的，不可以发生重载
	//对象在销毁前，会自动调用析构函数，而且只会调用一次
	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
	}
};

//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构
void test01()
{
	Person p;//在栈上的数据，test01执行完毕后，释放这个对象
}

int main()
{
	test01();

	Person p;//析构是在对象执行完成后才会执行
	system("pause");
	return 0;
}

4.2.2 构造函数的分类和调用

两种分类方式：

按参数分类：有参构造和无参构造
按类型分类：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

括号法
显示法
隐式转换法

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//1构造函数的分类及调用
//分类
//按照参数分类 无参构造（默认构造） 和 有参构造
//按照类型分类 普通构造 拷贝构造
class Person
{
public:
	//构造函数
	Person()
	{
		cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl;
	}
	Person(int a)
	{
		age = a;
		cout << " Person 有参构造函数的调用" << endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person &p) // 规定写法
	{
		//将传入的人身上的所有属性，拷贝到我身上
		age = p.age;
		cout << " Person 拷贝构造函数的调用" << endl;

	}

	//析构函数
	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
	}

	int age;
};

//调用
void test01() {
	//1、括号法 推荐这种
	Person p1; //默认构造函数调用
	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;
	//注意事项1
	//调用默认构造函数的时候，不要加()
	Person p11();//这行代码编译器会认为是一个函数的声明,不会认为在创建对象
	
	//2、显示法
	Person p4;//无参构造，默认构造
	Person p5 = Person(10);//有参构造
	Person p6 = Person(p5);//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
	cout << "aaa" << endl;//是在上一个匿名对象析构函数调用后才打印aaa
	//注意事项2
	//不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象
	//Person(p5);//编译器会认为Person(p3) == Person P3; 会认为是对象的声明
	//3、隐式转换法
	Person p7 = 10; //有参构造，相当于写了Person p7 = Person(10);
	Person p8 = p4; //拷贝构造

}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//拷贝构造函数调用时机
//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、值方式返回局部对象

class Person
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person 默认构造函数调用" << endl;
	}

	Person(int age)
	{
		m_Age = age;
		cout << "Person 有参函数调用" << endl;
	}

	Person(const Person & p)
	{
		cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
		m_Age = p.m_Age;
	}

	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数调用" << endl;
	}

	int m_Age;
};

//1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01()
{
	Person p1(20);
	Person p2(p1);
	cout << "p2 的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}

//2、值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p)
{

}

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

//3、值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
	Person p1;
	cout << (int*)&p1 << endl;
	return p1;
}
void test03()
{
	Person p = doWork2();
	cout << (int*)&p << endl;
}

int main()
{
	test01();

	test02();

	test03();

	system("pause");
	return 0;
}

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，C++编译其至少给一个类添加三个函数

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）
默认拷贝析构函数，对属性进行值拷贝

构造函数默调用规则如下：

如果用户定义有参构造函数，C++不再提供默认无参构造函数，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

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少三个函数
//默认构造 （空实现）
//析构函数 （空实现）
//拷贝构造 （值拷贝）

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

void test01()
{
	Person p;
	p.m_Age = 18;

	Person p2(p);
	cout << "p2 的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}

void test02()
{
	Person p;

}

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

	system("pause");
	return 0;
}

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作
浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
//深拷贝与浅拷贝

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);//利用new把数据创建在堆区
		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 拷贝构造函数的调用" << endl;
		m_Age = p.m_Age;
		//m_Height = p.m_Height;//编译器默认实现的就是浅拷贝这行代码
		//深拷贝操作
		m_Height = new int(*p.m_Height);//在堆区深拷贝，用new
	}
	~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;//年龄
	int* m_Height;//身高

};

void test01()
{
	Person p1(18, 178);
	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;
}

4.2.6 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)...{}

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//初始化列表
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(100,20,30);
	cout << "m_A = " << p.m_A << endl;
	cout << "m_B = " << p.m_B << endl;
	cout << "m_B = " << p.m_C << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause"); 
	return 0;
}

4.2.7 类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为对象成员

例如

class A {};
class B
{
	A a;
};

B类中由对象A作为成员，A为对象成员

那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？

示例：

#include<iostream> 
#include<string>
using namespace std;
//类对象作为类成员
//手机类
class Phone
{
public:
	Phone(string pName)
	{
		cout << "Phone 的构造函数调用" << endl;
		m_PName = pName;
	}
	~Phone()
	{
		cout << "Phone 的析构函数调用" << endl;
	}
	//手机品牌名称
	string m_PName;

};

//人类
class Person
{
public:
	//Phone m_Phone = pName; 隐式转换法
	Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
	{
		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;
};
//结论：当其他类的对象作为本类成员，先构造类的对象，再构造自身
//析构顺序：先释放自身，再释放构造类的对象
void test01()
{
	Person p("ZhagnSan", "iPhone13");
	cout << "姓名为：" << p.m_Name << "	";
	cout << "手机为：" << p.m_Phone.m_PName << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

结论：

当其他类的对象作为本类成员，先构造类的对象，再构造自身
析构顺序：先释放自身，再释放构造类的对象

4.2.8 静态成员

静态成员就是再成员变量和成员函数前加上关键字static，成为静态成员

静态成员分为：

静态成员变量
- 所有对象共享同一份数据
- 在编辑阶段分配内存
- 类内声明，类外初始化
静态成员函数
- 所有对象共享同一函数
- 静态成员函数只能访问静态成员变量

示例1：

#include<iostream>
using namespace std;

//静态成员变量
class Person
{
public:
	//1、所有对象都共享同一份数据
	//2、编译阶段就分配内存
	//3、类内声明，类外初始化操作
	static int m_A;

	//静态成员变量是有访问权限的
private:
	static int m_B;
};

int Person::m_A = 100;
int Person::m_B = 200;

void test01()
{
	Person p;
	cout << p.m_A << endl;

	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	//100?200
	cout << p.m_A << endl;
}

void test02()
{
	//静态成员变量 不属于某个对象上 所有对象都共享同一份数据
	//因此静态成员变量有两种访问方式

	//1、通过对象进行访问
	Person p;
	cout << p.m_A << endl;

	//2、通过类名进行访问
	cout << Person::m_A << endl;

	//cout << Person::m_B << endl; //错误。类外访问私有的。
}
int main()
{
	//test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

示例2：

#include <iostream>
using namespace std;

//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:
	//静态成员函数
	static void func()
	{
		m_A = 100;//静态成员函数能够访问静态成员变量
		//m_B = 200;//错误，静态成员函数，不可以访问，非静态成员变量,无法区分到底是哪个对象的数据
		cout << "static void func 调用" << endl;
	}
	static int m_A;//静态成员变量
	int m_B;

	//静态成员函数也是有访问权限的
private:
	static void func2()
	{
		cout << "static void func2 调用" << endl;
	}
}; 
int Person::m_A = 10;
void test01()
{
	//1、通过对象访问
	Person p;
	p.func();
	//2、通过类名访问
	Person::func();

	//Person::func();//错误，类外访问不到私有静态成员函数
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.3 C++对象模型和this指针

4.3.1 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：

#include<iostream>
using namespace std;

//成员变量和成员函数是分开存储的
class Person
{
	int m_A;//非静态成员变量 //属于类的对象上

	static int m_B; //静态成员变量 // 不属于类的对象上

	void func(){} //非静态成员函数 //不属于类的对象上

	static void func2() {}//静态成员函数 //不属于类的对象上

};

void test01()
{
	Person p;
	//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;
}

void test02()
{
	Person p;
	//空对象占用内存空间为：4
	cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl;
}
int main()
{
	test01();

	test02();
	system("pause");
	return 0;

}

4.3.2 this指针概念

通过4.3.1我们知道C++中成员变量和成员函数是分开存储的，每个非静态成员函数只会诞生一份函数示例，也就是说多个同类型的对象共用一块代码，那么问题来：这一块代码是如何区分哪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

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	Person(int age)
	{
		//this指针 指向 被调用成员函数 所属的对象
		this->age =age;
	}

	Person& PersonAddAge(Person &p)
	{
		this->age += p.age;
		//this 指向p2的指针，而*this指向的就是p2这个对象本体
		return *this;
	}

	int age;//m is member
};

//1、解决名称冲突
void test01()
{
	Person p1(18);
	cout << "p1 的年龄是多少：" << p1.age << endl;
}

//2、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;
}

4.3.3 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

代码：

#include<iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
	void showClassName()
	{
		cout << "this is Person class" << endl;
	}
	void showPersonAge()
	{
		//报错原因是，传入的指针为NULL

		if (this == NULL)
		{
			return;
		}
		cout << "age = " << this->m_Age << endl;
	}

	int m_Age;
};

void test01()
{
	Person* p = NULL;//空指针,并没有确定的对象，访问不到

	p->showClassName();

	p->showPersonAge();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.3.4 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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//常函数
class Person
{
public:
	//this指针本质，是指针常量，指针的指向是不可以修改的
	//Person * const this; //const修改this所以this不允许修改
	//const Person * const this; //const修改this所以this不允许修改
	//在成员函数后面加const ，修饰的this指针，让指针指向的值也不可以修改
	void showPerson() const //相当于 const Person *//该为常函数
	{
		//this->m_A = 100;
		//this = NULL;//报错，this指针不可以修改指针指的指向
		this->m_B = 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,加上关键字mutable就可以修改了

	void func()
	{

	}
};

void test01()
{
	Person p;
	p.showPerson();
}
//常对象
void test02()
{
	const Person p;//在对象前加const ，变为常对象
	//p.m_A = 100;//报错，不允许修改的。
	p.m_B = 100;//不报错，可以修改，因为有mutable修饰，

	//常对象只能调用常函数
	p.showPerson();//不报错，只能调用常函数
	//p.func();//报错，不可以调用这个，因为普通函数里面的值可以修改

}

int main()
{

	system("pause");
	return 0;
}

4.4

生活中你的家有客厅（Public），有你的卧室（Private），客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去，但是呢，你也可以允许你的好闺蜜基友进去。

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

4.4.1 全局函数做友元

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//定义类
class Building
{
	//goodGay全局函数是Building好朋友，可以访问Building中的私有成员
	friend void goodGay(Building* building);
public:
	Building()
	{
		m_SittingRoom = "Sittingroom";
		m_BedRoom = "Bedroom";
	}
public:
	string m_SittingRoom;//客厅
private:
	string m_BedRoom;//卧室
};

//全局函数
void goodGay(Building *building)
{
	cout << "好基友全局函数 正在访问：" << building->m_SittingRoom << endl;

	cout << "好基友全局函数 正在访问：" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test01()
{
	Building building;
	goodGay(&building);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.4.2 类做友元

示例：

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

//类做友元
class Building;
class GoodGay{
public:
	void visit();//参观函数访问Building中的属性
	GoodGay();
	Building* building;

};

class Building {
	//GoodGay是本类的好朋友，可以访问该类的私有成员
	friend class GoodGay;
public:
	string m_Sittingroom;
	Building();

private:
	string m_Bedroom;
};

//类外写成员函数
Building::Building()
{
	m_Sittingroom = "客厅";
	m_Bedroom = "卧室";
}

GoodGay::GoodGay()
{
	//创建一个Building的对象
	building = new Building;
}

void GoodGay::visit()
{
	cout << "好基友类正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;
	cout << "好基友类正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;
}

void test01()
{
	GoodGay gg;
	gg.visit();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.4.3 全局函数做友元

示例：

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

class Building;
class GoodGay {
public:
	GoodGay();
	void visit();//让visit可以访问Building中私有成员
	void visit2();//让visit2不可以访问Building中私有成员
	Building* building;

};

class Building
{
	//告诉编译器，GoodGay类下的visit成员函数作为本类的好朋友，可以访问私有成员
	friend void GoodGay::visit();
public:
	Building();
public:
	string m_Sittingroom;
private:
	string m_Bedroom;
};

//类外实现
Building::Building()
{
	m_Sittingroom = "Sittingroom";
	m_Bedroom = "Bedroom";
}

GoodGay::GoodGay()
{
	building = new Building;
}

void GoodGay::visit()
{
	cout << "visit 函数正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;
	cout << "visit 函数正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;
}

void GoodGay::visit2()
{
	cout << "visit2 函数正在访问：" << building->m_Sittingroom << endl;
	//cout << "visit 函数正在访问：" << building->m_Bedroom << endl;//报错，访问不了
}

void test01()
{
	GoodGay gg;
	gg.visit();
	gg.visit2();
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.5 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

4.5.1 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

对于内置的数据类型：编译器知道如何运算

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//加号运算符重载

class Person
{
public:
	//1、成员函数重载+号
	Person operator+(Person& p)
	{
		Person temp;
		temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
		temp.m_B = this->m_A + p.m_B;
		return temp;
	}
	int m_A;
	int m_B;
};

//2、全局函数重载+号
Person operator+(Person& p1, Person& p2)
{
	Person temp;
	temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
	temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
	return temp;
}
//函数重载版本
Person operator+(Person& p1, int num)
{
	Person temp;
	temp.m_A = p1.m_A + num;
	temp.m_B = p1.m_B + num;
	return temp;
}
void test01()
{
	Person p1;
	p1.m_A = 10;
	p1.m_B = 10;
	Person p2;
	p2.m_A = 10;
	p2.m_B = 10;
	//成员函数重载本质的调用是
	//Person p3 = p1.operator+(p2);
	//全局函数重载本质调用
	//Person p3 = operator+(p1,p2);
	Person p3 = p1 + p2;

	//运算符重载，也可以发生函数重载
	Person p4 = p1 + 10;
	cout << "p3.m_A = " << p3.m_A << endl;
	cout << "p3.m_B = " << p3.m_B << endl;

}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

对于内置的数据类型的表达式的运算符不可以改变的
不要滥用运算符重载

4.5.2 左移运算符重载

作用：可以输出自定义的数据类型

示例：

#include <iostream> 
using namespace std;

//左移运算符重载技术
class Person {
	friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
private:
	////利用成员函数重载左移运算符
	// 通常不会利用成员函数重载左移运算符，无法实现cout在左侧
	//void operator<<(cout)
	//{
	//}
	int m_A;
	int m_B;
public:
	Person(int a, int b)
	{
		m_A = a;
		m_B = b;
	}
};

//利用全局函数重载左移运算符
ostream& operator<<(ostream &cout, Person &p)//本质operator(cout ,p) 简化 cout <<p
{
	cout << "m_A = " << p.m_A << " m_B = " << p.m_B;
	return cout;
}

void test01()
{
	Person p(10,10);

	cout << p << endl;;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.5.3 递增运算符重载

作用：通过重载递增运算符，实现自己的整形数据

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//重载递增运算符

//自定义的整型变量
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操作
	MyInteger& operator++()//返回引用，而不是返回值，所以加&
	{
		//先进行++运算
		m_Num++;
		//再将自身做返回
		return *this;
	}

	//重载后置++运算符
	//int 代表占位参数，可以用于区分前置和后置递增
	//此处需要返回一个值，不能返回一个引用，后置递增返回值
	MyInteger operator++(int)//int 可以不用填 只能写int，用于区分前置和后置
	{
		//先 记录当时结果
		MyInteger temp = *this;
		//后 递增
		m_Num++;
		//最后 将记录结果做返回
		return temp;
	}

private:
	int m_Num;
};

//重载<<运算符
ostream& operator<<(ostream& cout, MyInteger myint)
{
	cout << myint.m_Num;
	return cout;
}

void test01()
{
	MyInteger myint;
	cout << ++(++myint) << endl;
	cout << myint << endl;
}

void test02()
{
	MyInteger myint;
	cout << myint++ << endl;
	cout << myint << endl;
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

4.5.4 赋值运算符重载

C++编译器至少给一个类添加4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
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，做赋值操作时出现深浅拷贝问题

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//赋值运算符重载

class Person
{
public:
	Person(int age)
	{
		m_Age = new int(age);//堆区的数据，由程序员手动开辟和程序员手动释放
	}
	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}

	//重载 赋值运算符
	Person& operator=(Person& p)
	{
		////编译器提供是浅拷贝
		//m_Age = p.m_Age;

		//应该先判断是否有属性在堆区，如果有先释放干净
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		//深拷贝
		m_Age = new int(*p.m_Age);

		//返回这个对象的自身
		return *this;
	}
	int *m_Age;
};

void test01()
{
	Person p1(18);
	Person p2(20);
	Person p3(30);
	p3 = p2 = p1;//赋值操作
	cout << "p1 的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;
	cout << "p2 的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;
	cout << "p3 的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;
}

int main()
{
	test01();

	//
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;
	a = b = c;
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

4.5.5 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>
#include<string>
using namespace std;

//重载关系运算符

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
	//重载==符号
	bool operator==(Person& p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		return false;
	}

	//重载!=符号
	bool operator!=(Person& p)
	{
		if (this->m_Name != p.m_Name || this->m_Age != p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		return false;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	Person p1("Tom", 18);
	Person p2("Tom", 19);
	if (p1 == p2)
	{
		cout << "p1 和 p2 是相等的！" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 和 p2 是不相等的！" << endl;
	}

	if (p1 != p2)
	{
		cout << "p1 和 p2 是不相等的！" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 和 p2 是相等的！" << endl;
	}
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.5.6 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
仿函数没有固定写法，非常的灵活

示例：

#include <iostream>
#include <string> 
using namespace std;
//函数调用运算符重载

//打印输出类
class MyPrint {
public:
	//重载函数调用运算符
	void operator()(string test)
	{
		cout << test << endl;
	}
};
//定义函数
void MyPrint02(string test)
{
	cout << test << endl;
}

void test01()
{
	MyPrint myprint;

	myprint("hello world!");//由于使用起来非常类似函数调用，因此称为仿函数

	MyPrint02("hello world!");
}

//仿函数非常的灵活，没有固定的写法
//加法类
class MyAdd
{
public:
	int operator()(int num1, int num2)
	{
		return num1 + num2;
	}
};

void test02()
{
	MyAdd myadd;
	int ret = myadd(100, 100);
	cout << "ret = " << ret << endl;
	
	//匿名函数对象
	cout << MyAdd()(100, 100) << endl;
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

4.6 继承

继承是面向对象三大特性之一：有些类与类之间存在特殊的关系，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性，这个时候我们可以考虑利用继承的技术，减少重复的代码

4.6.1 继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同，接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

普通实现示例：

#include<iostream>
using namespace std;
//普通实现页面

//Java页面
class Java
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++、...（公共分类列表）" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "Java视频内容" << endl;
	}
};

//C++页面
class Cpp
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++、...（公共分类列表）" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "C++视频内容" << endl;
	}
};

//Python页面
class Python
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++、...（公共分类列表）" << endl;
	}
	void content()
	{
		cout << "Python视频内容" << endl;
	}
};

void test01()
{
	cout << "Java下载视频的页面如下：" << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "==============" << endl;

	cout << "C++下载视频的页面如下：" << endl;
	Cpp cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.content();
	cout << "==============" << endl;

	cout << "Python下载视频的页面如下：" << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "=============" << endl;
	
}
int main()
{
	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

继承实现示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class BasePage
{
public:
	void header()
	{
		cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
	}
	void footer()
	{
		cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
	}
	void left()
	{
		cout << "Java、Python、C++、...（公共分类列表）" << endl;
	}
};

//继承的好处：减少重复的代码
// 语法 class 子类：继承方式 父类
// 子类也称为 派生类
// 父类也称为 基类
//Java 页面
class Java :public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Java视频内容" << endl;
	}
};

//Python 页面
class Python : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Python视频内容" << endl;
	}
};

//C++ 页面
class Cpp : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "C++视频内容" << endl;
	}
};

void test01()
{
	cout << "Java下载视频的页面如下：" << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();
	cout << "==============" << endl;

	cout << "C++下载视频的页面如下：" << endl;
	Cpp cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.content();
	cout << "==============" << endl;

	cout << "Python下载视频的页面如下：" << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "=============" << endl;
}


int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.6.2 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：不可以访问private，在public和protected保持一致
保护继承：不可以访问private，public和protected变成protected
私有继承：不可以访问private，public和protected变成private

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//继承方式

//公共继承
class Base1
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B:
private:
	int m_C;
};

class son1 :public Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 10;//父类中公共权限内容到子类中依旧是公共权限
		m_B = 10;//父类中保护权限内容到子类总依旧是保护权限
		//m_C = 10;//报错，父类中私有权限，子类访问不到
	}
};

void test01()
{
	son1 s1;
	s1.m_A = 100;
	//s1.m_B = 100;//报错，到Son1中m_B是保护权限，类外访问不到
}

//保护继承
class son2 :protected Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100;//父类中公有成员，到子类中变成保护权限
		m_B = 100;//父类中保护权限，到子类中变成保护权限
		//m_C = 100;//报错，父类中的私有成员，子类访问不到
	}
};

void test02()
{
	son2 s2;
	//s2.m_A = 100;//报错，son2中 m_A变成保护权限，因此类外访问不到
	//s2.m_B = 100;//报错，son2中 m_B也是保护权限，因此类外访问不到
	//s2.m_C = 100;//报错，
}

class son3 :private Base1
{
public:
	void func() 
	{
		m_A = 100;//父类中共有成员，到子类中变成私有成员
		m_B = 100;//父类中保护成员，到子类中变成私有成员
		//m_C = 100;//报错，父类中的私有成员，子类访问不到
	}
};

void test03()
{
	son3 s3;
	//s3.m_A = 100;//报错，son2中 m_A变成私有成员，因此类外访问不到
	//s3.m_B = 100;//报错，son2中 m_B也是私有成员，因此类外访问不到
	//s3.m_C = 100;//报错，
}

class GrandSon3 :public son3
{
public:
	void func()
	{
		//m_A = 100;//报错，因为父类中私有成员，子类访问不到
		//m_B = 100//报错，因为父类中私有成员，子类访问不到
		//m_C = 100;//报错，因为父类中私有成员，子类访问不到
	}
};
int main()
{
	system("pause");
	return 0;
}

4.6.3 继承中的对象模型

问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//继承中的对象模型

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
//跳转文件路径cd 具体路径
//c1 /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名
void test01()
{
	//16
	//父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
	//父类中私有成员属性，是被编译器隐藏了，因此访问不到，但是确实被继承下去了
	cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.6.4 继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

答：先有父类构造，再有子类构造，再子类析构，再父类析构

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//继承中的构造和析构的顺序
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()
{
	//Base b;
	Son s;
}

//先有父类构造，再有子类构造，再子类析构，再父类析构
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.6.5 继承同名成员处理方式

问题：当子类和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呢？

答：

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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
//继承中同名成员处理
class Base
{
public :
	Base()
	{
		m_A = 100;
	}
	int m_A;
	void func()
	{
		cout << "Base - func()函数调用" << endl;
	}
	void func(int a)
	{
		cout << "Base - func(int a)函数调用" << endl;
	}

};

class Son :public Base
{
public:
	Son()
	{
		m_A = 200;
	}
	int m_A;
	void func()
	{
		cout << "Son - func()函数调用" << endl;
	}
};

//同名成员属性处理
void test01()
{
	Son s;
	//如果出现同名是直接调用就是子类中的
	cout << "Son中 m_A = " << s.m_A << endl;
	//如果通过子类对象访问到父类中的同名成员，需要加父类的作用域
	cout << "Base 中 m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}

//同名成员函数处理
void test02()
{
	Son s;
	//如果出现同名是直接调用就是子类中的
	s.func();
	//如果通过子类对象访问到父类中的同名成员，需要加父类的作用域
	s.Base::func();
	//如果子类中出现同名函数，子类中会隐藏掉所有的父类同名函数
	//如果想要访问到父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(10);

}

int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结

子类对象可以直接访问子类中同名成员
子类对象加作用域可以访问到父类同名成名
当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类同名函数

4.6.6 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

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

//继承中的同名静态成员处理方式

class Base
{
public:
	static int m_A;//静态成员

	static void func()
	{
		cout << "Base -static vodi func()" << endl;
	}

	static void func(int a)
	{
		cout << "Base -static vodi func(int a)" << endl;
	}

};
int Base::m_A = 100;//类内定义，类外初始化

class Son :public Base
{
public:
	static int m_A;//

	static void func()
	{
		cout << "Son -static vodi func()" << endl;
	}
};
int Son::m_A = 200;

void test01()
{
	//1、通过对象访问
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	Son s;
	cout << "Son 中 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 中 m_A = " << s.Base::m_A << endl;

	//2、通过类名访问
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	cout << "Son 中 m_A = " << Son::m_A << endl;
	cout << "Base 中 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}

//同名静态成员函数
void test02()
{
	Son s;
	//1、通过对象访问
	cout << "通过对象访问：" << endl;
	s.func();
	s.Base::func();

	//2、通过类名访问
	cout << "通过类名访问：" << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();
	Son::Base::func(10);
}
int main()
{
	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一致，只不过有两种访问的方式（通过对象和通过类名）

4.6.7 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同名成员出现，需要加作用域区分

C++实际开发中不建议多继承

示例：

#include<iostream>
using namespace std;

//多继承语法

class Base1 
{
public:
	Base1()
	{
		m_A = 100;
	}
	int m_A = 100;

};
class Base2
{
public:
	Base2()
	{
		m_A = 200;
		m_B = 200;
	}
	int m_B = 100;
	int m_A = 200;
};

//子类 需要继承Base1 和 Base 2
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
	Son()
	{
		m_C = 300;
		m_D = 400;
	}
	int m_C = 300;
	int m_D = 400;
};
void test01()
{
	Son s;
	cout << "size of Son = " << sizeof(s) << endl;
	//当父类中出现同名的成员，需要加作用域
	cout << "Base1 中 m_A = " << s.Base1::m_A << endl;
	cout << "Base2 中 m_A = " << s.Base2::m_A << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：多继承中如果父类出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

4.6.8

菱形继承：

两个派生类继承同一个基类。
又有某个类同时继承这两个派生类。
这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承。

问题：

羊继承了动物的数据，驼继承了动物的数据，当羊驼使用数据时，就会产生二义性
羊驼继自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据只需要一份就够可以。

代码：

#include<iostream>
using namespace std;

//动物类

class Animal {
public:
	int m_Age;
};
// 利用虚继承，解决菱形继承问题
// 继承之前 加上关键字 virtual 变成虚继承
// Animal 类称为虚基类
// 羊类
class Sheep :virtual public Animal {};

//驼类
class Camel :virtual public Animal {};

class SheepCamel : public Sheep, public Camel {};

void test01()
{
	SheepCamel st;
	st.Sheep::m_Age = 18;
	st.Camel::m_Age = 28;
	//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 = " << st.Sheep::m_Age << endl;
	cout << "st.Camel::m_Age = " << st.Camel::m_Age << endl;
	cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
	//这份数据我们知道，只有有一份就可以，菱形继承导致数据有两份，浪费资源

}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

菱形继承带来的问题主要是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
利用虚继承可以解决菱形继承问题

4.7多态

4.7.1 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

金泰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

示例：

#include<iostream>	
using namespace std;

//多态

//动物类
class Animal
{
public:
	virtual void speak()//虚函数
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}

};

//猫类
class Cat :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

//狗类
class Dog :public Animal
{
public:
	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

//执行说话的函数
//地址早绑定，在编译阶段确定函数地址
//如果想要猫说话，那么这个函数地址不能提前绑定，需要在函数执行阶段进行绑定，实行晚绑定
void doSpeak(Animal &animal)//父类可以直接指向子类
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);

	Dog dog;
	doSpeak(dog);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

有继承关系
子类重写父类的虚函数
父类指针指向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

4.7.2 多态案例1-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器类

多态的优点：

代码组织结构清晰
可读性强
利于前期和后期的扩展以及维护

示例：

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

//分别利用普通写法和多态技术实现计算器

//普通写法
class Calculator
{
public:
	int getResult(string oper)
	{
		if (oper == "+")
		{
			return m_Num1 + m_Num2;
		}
		else if (oper == "-")
		{
			return m_Num1 - m_Num2;
		}
		else if (oper == "*")
		{
			return m_Num1 * m_Num2;
		}
		//如果扩展新的功能，需要修改源码
		//在真实的开发中，提倡开闭原则
		//开闭原则：对扩展进行开放，对修改进行关闭
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

void test01()
{
	//创建计算器对象
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;

	cout << c.m_Num1 << "+" << c.m_Num2 << "=" << c.getResult("+") << endl;
}

//利用多态实现计算器

//实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

//设计一个加法计算器类
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 + m_Num2;
	}
};

//设计一个减法计算器类
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 - m_Num2;
	}
};

//设计一个乘法计算器类
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
	int getResult()
	{
		return m_Num1 * m_Num2;
	}
};

void test02()
{
	//多态使用条件
	//父类指针或者引用指向子类对象

	//加法运算
	AbstractCalculator* abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;
	//减法运算
	AbstractCalculator* abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;

	//乘法运算
	AbstractCalculator* abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 100;
	cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;



}


int main()
{
	test01();
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.7.3 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 (函数列表)=0;

抽象类特点：

无法实现化对象
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;
//纯虚函数和抽象类
class Base
{
public:
	//纯虚函数
	//只要有一个纯虚函数，这个类陈伟抽象类
	//抽象类特点：
	//1、无法实例化对象
	//2、抽象类的子类必须要重写父类中的纯虚函数，否则也许属于抽象类
	virtual void func() = 0;

};

class Son :public Base
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "func 函数调用！" << endl;
	};

};

void test01()
{
	//Base b;//报错，纯虚函数不允许实例化对象
	//new Base;//报错，堆区也不可以，抽象类无法实例化对象
	//Son s;//报错，子类没有重写父类纯虚函数，否则也是纯虚函数无法实例化对象
	Son s;
	Base* base = new Son;
	base->func();
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

4.7.4 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-倒入杯中-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;

//多态案例2 制作饮品
class AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil() = 0;

	//冲泡
	virtual void Brew() = 0;

	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() = 0;

	//加入辅料
	virtual void PutSomething() = 0;

	//制作饮品
	void makeDrink()
	{
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

//制作咖啡
class Coffee :public AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮农夫山泉矿泉水" << endl;
	}

	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡咖啡" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入咖啡杯中" << endl;
	}

	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入糖和牛奶" << endl;
	}
};

//制作茶叶
class Tea :public AbstractDrinking
{
public:
	//煮水
	virtual void Boil()
	{
		cout << "煮哇哈哈矿泉水" << endl;
	}

	//冲泡
	virtual void Brew()
	{
		cout << "冲泡茶叶" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup()
	{
		cout << "倒入茶叶杯中" << endl;
	}

	//加入辅料
	virtual void PutSomething()
	{
		cout << "加入西洋参和枸杞" << endl;
	}
};

//制作函数
void doWork(AbstractDrinking* abs)
{
	abs->makeDrink();
}
 
void test01()
{
	//制作咖啡
	doWork(new Coffee);

	cout << "------------------" << endl;
	//制作茶
	doWork(new Tea);

}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

4.7.5 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

虚析构函数语法：virtual ~类名(){}

纯虚析构语法：virtual ~类名() = 0;，类名::~类名(){}

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
//虚析构和纯虚析构
class Animal
{
public:
	Animal()
	{
		cout << "Animal构造函数调用" << endl;
	}
	//纯虚函数
	virtual void speak() = 0;
	//纯虚析构，需要声明也需要实现
	virtual ~Animal() = 0;
	//{
	//	cout << "Animal析构函数调用" << endl;
	//}
};
//纯虚析构实现
Animal::~Animal()
{
	cout << "Animal 纯虚析构函数调用" << endl;
}
class Cat :public Animal
{
public:
	Cat(string name)
	{
		cout << "Cat构造函数调用" << endl;
		m_Name = new string(name);
	}
	virtual void speak()
	{
		cout << *m_Name <<"小猫咪在说话" << endl;
	}

	~Cat()
	{
		if (m_Name != NULL)
		{
			cout << "Cat析构函数调用" << endl;
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}
	string* m_Name;
};

void test01()
{
	Animal* animal = new Cat("Tom");
	animal->speak();
	//父类指针在析构时候，不会调用子类中析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露
	delete animal;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

总结：

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

4.7.6 多态案例三-电脑组装

案例描述：

电脑主要组成部分为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类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel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。要求测试时组装三台不同的电脑进行工作

示例

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

//抽象不同零件类
//抽象CPU类
class CPU
{
public:
	//抽象的计算函数
	virtual void calculate() = 0;
};

//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
	virtual void display() = 0;
};

//抽象内存条类
class Memory
{
public:
	//抽象的存储函数
	virtual void storage() = 0;

};

//电脑类
class Computer
{
public:
	Computer(CPU* cpu, VideoCard* vc, Memory* mem)
	{
		m_cpu = cpu;
		m_vc = vc;
		m_mem = mem;
	}
	//提供工作函数
	void work()
	{
		//让零件工作起来，调用接口
		m_cpu->calculate();

		m_vc->display();

		m_mem->storage();
	}

	//提供析构函数，释放3个电脑零件
	~Computer()
	{
		//释放cpu
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}
		//释放显卡
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
		}
		//释放内存条
		if (m_mem!= NULL)
		{
			delete m_mem;
			m_mem = NULL;
		}
	}
private:
	CPU* m_cpu; //CPU的零件指针
	VideoCard* m_vc;//显卡零件指针
	Memory* m_mem;//内存条零件指针

};

//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU 
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Intel 的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};

class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Intel 的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};


class IntelMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Intel 的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};

//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
	virtual void calculate()
	{
		cout << "Lenovo 的CPU开始计算了！" << endl;
	}
};

class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
	virtual void display()
	{
		cout << "Lenovo 的显卡开始显示了！" << endl;
	}
};


class LenovoMemory :public Memory
{
public:
	virtual void storage()
	{
		cout << "Lenovo 的内存条开始存储了！" << endl;
	}
};


void test01()
{
	//
	cout << "第一台电脑开始工作" << endl;
	//第一台电脑的零件
	CPU* intelCpu = new IntelCPU;
	VideoCard* intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory* intelMem = new IntelMemory;

	//创建第一台电脑
	Computer* computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
	computer1->work();
	delete computer1;

	//
	cout << "第二台电脑开始工作" << endl;
	//第二台电脑的零件

	//创建第二台电脑
	Computer* computer2= new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);
	computer2->work();
	delete computer2;

	cout << "第三台电脑开始工作" << endl;
	//第三台电脑的零件

	//创建第三台电脑
	Computer* computer3 = new Computer(new IntelCPU, new LenovoVideoCard, new IntelMemory);
	computer3->work();
	delete computer3;

	
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

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自学咖网 » 04章-类和对象

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