3 c++核心编程

3.1 内存分区模型

C++程序在执行时，将内存大方向划分为4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的

全局区：存放全局变量和静态变量以及常量

栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

内存四区意义：

不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

3.1.1 程序运行前

在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域

代码区：

存放 CPU 执行的机器指令

代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可

代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

全局区：

全局变量和静态变量存放在此.

全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.

==该区域的数据在程序结束后由操作系统释放==.

示例：


//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {

	//局部变量
	int a = 10;
	int b = 10;

	//打印地址
	cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
	cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

	cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
	cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;

	//静态变量
	static int s_a = 10;
	static int s_b = 10;

	cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
	cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;

	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;

	cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
	cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;

	const int c_l_a = 10;
	const int c_l_b = 10;
	cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

C++中在程序运行前分为全局区和代码区

代码区特点是共享和只读

全局区中存放全局变量、静态变量、常量

常量区中存放 const修饰的全局常量和字符串常量

3.1.2 程序运行后

栈区：

由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：


int * func()
{
	int a = 10;
	return &a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;// 10 ,局部变量的地址返回后只能使用一次
	cout << *p << endl;//乱码

	system("pause");

	return 0;
}

堆区：

由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

在C++中主要利用new在堆区开辟内存

示例：


int* func()
{
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int *p = func();

	cout << *p << endl;// 10
	cout << *p << endl;// 10
    
	system("pause");

	return 0;
}

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

3.1.3 new关键字

C++中利用new操作符在堆区开辟数据

堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 delete

语法：new 数据类型

利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1


int* func()
{
	int* a = new int(10);
	return a;
}

int main() {

	int* p = func();

	cout << *p << endl;
	cout << *p << endl;

	//利用delete释放堆区数据
	delete p;

	//cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：开辟数组


//堆区开辟数组
int main() {

	int* arr = new int[10];

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arr[i] = i + 100;
	}

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
	//释放数组 delete 后加 []
	delete[] arr;

	system("pause");

	return 0;
}

3.2 引用

3.2.1 引用的基本使用

作用： 给变量起别名

语法： 数据类型 &别名 = 原名

示例：


int main() {

	int a = 10;
	int &b = a;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	b = 100;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

3.2.2 引用注意事项

引用必须初始化

引用在初始化后，不可以改变

示例：


int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	//int &c; //错误，引用必须初始化
	int &c = a; //一旦初始化后，就不可以更改
	c = b; //这是赋值操作，不是更改引用,对地址值所执行的内存中内容进行修改

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

3.2.3 引用做函数参数

作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修改实参

优点：可以简化指针修改实参

示例


//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;

	mySwap01(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	mySwap02(&a, &b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	mySwap03(a, b);
	cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

引用做函数参数时,声明函数时候可以省略变量名称


#include<iostream>
#include <string>

using namespace std;

void swap(int&, int&);

void swap(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void main() {
	int a = 5; int b = 10;
	swap(a, b);
	cout << "a=" << a << ",b=" << b << endl;
}

3.2.3 引用做函数参数返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的

注意：不要返回局部变量引用

用法：函数调用作为左值

示例


//返回局部变量引用
int& test01() {
	int a = 10; //局部变量
	return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
	static int a = 20;
	return a;
}

int main() {

	//不能返回局部变量的引用
	int& ref = test01();
	cout << "ref = " << ref << endl;
	cout << "ref = " << ref << endl;

	//如果函数做左值，那么必须返回引用
	int& ref2 = test02();
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

	test02() = 1000;

	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
	cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

3.2.4 引用的本质

本质：引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.


//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
	ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main(){
	int a = 10;
    
    //自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
	int& ref = a; 
	ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;
    
	cout << "a:" << a << endl;
	cout << "ref:" << ref << endl;
    
	func(a);
	return 0;
}

结论：C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

3.2.4 常量引用

作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作

在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参

示例：


//引用使用的场景，通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
	//v += 10;
	cout << v << endl;
}

int main() {

	//int& ref = 10;  引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
	//加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
	const int& ref = 10;

	//ref = 100;  //加入const后不可以修改变量
	cout << ref << endl;

	//函数中利用常量引用防止误操作修改实参
	int a = 10;
	showValue(a);

	system("pause");

	return 0;
}

3.3 函数进阶

3.3.1 函数默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。

语法：返回值类型函数名（参数= 默认值）{}

示例：


int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
	return a + b + c;
}

//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数,函数实现有默认值,函数声明不能有默认参数
int func2(int a = 10, int b = 10);
int func2(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main() {

	cout << "ret = " << func(20, 20) << endl;
	cout << "ret = " << func(100) << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

3.3.2 函数占位参数

C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置

语法： 返回值类型函数名 (数据类型){}

在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

示例：


//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func(int a, int) {
	cout << "this is func" << endl;
}

int main() {

	func(10,10); //占位参数必须填补

	system("pause");

	return 0;
}

3.3.3 函数重载

函数重载概述

作用：函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

同一个作用域下

函数名称相同

函数参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同

注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件


//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
	cout << "func 的调用！" << endl;
}
void func(int a)
{
	cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
	cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
	cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
	cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}

//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
//	cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
//}


int main() {

	func();
	func(10);
	func(3.14);
	func(10,3.14);
	func(3.14 , 10);
	system("pause");
	return 0;
}

函数重载注意事项

引用作为重载条件

函数重载碰到函数默认参数


//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件

void func(int &a)
{
	cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
	cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}


//2、函数重载碰到函数默认参数

void func2(int a, int b = 10)
{
	cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}

void func2(int a)
{
	cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}

int main() {
	
	int a = 10;
	func(a); //调用无const
	func(10);//调用有const


	//func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免

	system("pause");

	return 0;
}

3.4 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、跑、跳、吃饭、唱歌…

车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯…,行为有载人、放音乐、放空调…

具有相同性质的==对象==，我们可以抽象称为==类==，人属于人类，车属于车类

3.4.1 封装

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，表现生活中的事物

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，表现事物

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：


//圆周率
const double PI = 3.14;

//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体，用来表现生活中的事物

//封装一个圆类，求圆的周长
//class代表设计一个类，后面跟着的是类名
class Circle
{
public:  //访问权限  公共的权限

	//属性
	int m_r;//半径

	//行为
	//获取到圆的周长
	double calculateZC()
	{
		//2 * pi  * r
		//获取圆的周长
		return  2 * PI * m_r;
	}
};

int main() {

	//通过圆类，创建圆的对象
	// c1就是一个具体的圆
	Circle c1;
	c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作

	//2 * pi * 10 = = 62.8
	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


//学生类
class Student {
public:
	void setName(string name) {
		m_name = name;
	}
	void setID(int id) {
		m_id = id;
	}

	void showStudent() {
		cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
	}
public:
	string m_name;
	int m_id;
};

int main() {

	Student stu;
	stu.setName("德玛西亚");
	stu.setID(250);
	stu.showStudent();

	system("pause");

	return 0;
}

封装意义二：

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

访问权限有三种：

public 公共权限

protected 保护权限

private 私有权限


//三种权限
//公共权限  public     类内可以访问  类外可以访问
//保护权限  protected  类内可以访问  类外不可以访问
//私有权限  private    类内可以访问  类外不可以访问

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

	//汽车  保护权限
protected:
	string m_Car;

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

public:
	void func()
	{
		m_Name = "张三";
		m_Car = "拖拉机";
		m_Password = 123456;
	}
};

int main() {

	Person p;
	p.m_Name = "李四";
	//p.m_Car = "奔驰";  //保护权限类外访问不到
	//p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到

	system("pause");

	return 0;
}

struct和class区别

在C++中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同

区别：

struct 默认权限为公共

class 默认权限为私有


class C1
{
	int  m_A; //默认是私有权限
};

struct C2
{
	int m_A;  //默认是公共权限
};

int main() {

	C1 c1;
	c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有

	C2 c2;
	c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共

	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

优点2：对于写权限，我们可以检测数据的有效性

示例


class Person {
public:

	//姓名设置可读可写
	void setName(string name) {
		m_Name = name;
	}
	string getName()
	{
		return m_Name;
	}


	//获取年龄 
	int getAge() {
		return m_Age;
	}
	//设置年龄
	void setAge(int age) {
		if (age < 0 || age > 150) {
			cout << "你个老妖精!" << endl;
			return;
		}
		m_Age = age;
	}

	//情人设置为只写
	void setLover(string lover) {
		m_Lover = lover;
	}

private:
	string m_Name; //可读可写  姓名
	
	int m_Age; //只读  年龄

	string m_Lover; //只写  情人
};


int main() {

	Person p;
	//姓名设置
	p.setName("张三");
	cout << "姓名： " << p.getName() << endl;

	//年龄设置
	p.setAge(50);
	cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;

	//情人设置
	p.setLover("苍井");
	//cout << "情人： " << p.m_Lover << endl;  //只写属性，不可以读取

	system("pause");

	return 0;
}

3.4.2 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。

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

程序在调用对象时候会自动调用构造，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


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();

	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：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

显示法

隐式转换法

示例


//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造   无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造

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

//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
	Person p; //调用无参构造函数
}

//调用有参的构造函数
void test02() {

	//2.1  括号法，常用
	Person p1(10);
	//注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
	//Person p2();

	//2.2 显式法
	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
	//注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
	//Person p5(p4);
    
	//2.3 隐式转换法
	Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
	Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 

	//注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
	//Person p5(p4);
    
}

int main() {

	test01();
	//test02();

	system("pause");

	return 0;
}

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

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：


class Person {
public:
	Person() {
		cout << "无参构造函数!" << endl;
		mAge = 0;
	}
	Person(int age) {
		cout << "有参构造函数!" << endl;
		mAge = age;
	}
	Person(const Person& p) {
		cout << "拷贝构造函数!" << endl;
		mAge = p.mAge;
	}
	//析构函数在释放内存之前调用
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
	}
public:
	int mAge;
};

//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 man(100); //p对象已经创建完毕
	Person newman(man); //调用拷贝构造函数
	Person newman2 = man; //拷贝构造

	//Person newman3;
	//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}

//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
	Person p; //无参构造函数
	doWork(p);
}

//3. 以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;
}

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

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


class Person {
public:
	//无参（默认）构造函数
	Person() {
		cout << "无参构造函数!" << endl;
	}
	//有参构造函数
	Person(int age ,int height) {
		
		cout << "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 << "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);
		
	}

	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
		}
	}
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;

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

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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）... {}


class Person {
public:

	////传统方式初始化
	//Person(int a, int b, int c) {
	//	m_A = a;
	//	m_B = b;
	//	m_C = c;
	//}

	//初始化列表方式初始化
	Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
	void PrintPerson() {
		cout << "mA:" << m_A << endl;
		cout << "mB:" << m_B << endl;
		cout << "mC:" << m_C << endl;
	}
private:
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};

int main() {

	Person p(1, 2, 3);
	p.PrintPerson();


	system("pause");

	return 0;
}

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类中有对象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：


class Phone
{
public:
	Phone(string name)
	{
		m_PhoneName = name;
		cout << "Phone构造" << endl;
	}

	~Phone()
	{
		cout << "Phone析构" << endl;
	}

	string m_PhoneName;

};


class Person
{
public:

	//初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
	Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
	{
		cout << "Person构造" << endl;
	}

	~Person()
	{
		cout << "Person析构" << endl;
	}

	void playGame()
	{
		cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
	}

	string m_Name;
	Phone m_Phone;

};
void test01()
{
	//当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为 对象成员
	//构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
	//析构顺序与构造相反
	Person p("张三" , "苹果X");
	p.playGame();

}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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

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

示例1 ：静态成员变量


class Person
{
	
public:

	static int m_A; //静态成员变量

	//静态成员变量特点：
	//1 在编译阶段分配内存
	//2 类内声明，类外初始化
	//3 所有对象共享同一份数据

private:
	static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};
int Person::m_A = 10;
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;

	Person p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
	cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;

	//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
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：静态成员函数


class Person
{

public:

	//静态成员函数特点：
	//1 程序共享一个函数
	//2 静态成员函数只能访问静态成员变量
	
	static void func()
	{
		cout << "func调用" << endl;
		m_A = 100;
		//m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量
	}

	static int m_A; //静态成员变量
	int m_B; // 
private:

	//静态成员函数也是有访问权限的
	static void func2()
	{
		cout << "func2调用" << endl;
	}
};
int Person::m_A = 10;


void test01()
{
	//静态成员变量两种访问方式

	//1、通过对象
	Person p1;
	p1.func();

	//2、通过类名
	Person::func();


	//Person::func2(); //私有权限访问不到
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

3.4.3 c++对象模型和this指针

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


class Person {
public:
	Person() {
		mA = 0;
	}
	//非静态成员变量占对象空间
	int mA;
	//静态成员变量不占对象空间
	static int mB; 
	//函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
	void func() {
		cout << "mA:" << this->mA << endl;
	}
	//静态成员函数也不占对象空间
	static void sfunc() {
	}
};

int main() {

	cout << sizeof(Person) << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

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,是为了区分对象占内存的位置.每个空对象也会有一个唯一的内存地址

this指针

我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的

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


class Person
{
public:

	Person(int age)
	{
		//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
		this->age = age;
	}

	Person& PersonAddPerson(Person p)
	{
		this->age += p.age;
		//返回对象本身
		return *this;
	}

	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;

	Person p2(10);
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

空指针调用成员函数

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


//空指针访问成员函数
class Person {
public:

	void ShowClassName() {
		cout << "我是Person类!" << endl;
	}

	void ShowPerson() {
		if (this == NULL) {
			return;
		}
		cout << mAge << endl;
	}

public:
	int mAge;
};

void test01()
{
	Person * p = NULL;
	p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
	p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}

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

示例：


class Person {
public:
	Person() {
		m_A = 0;
		m_B = 0;
	}

	//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
	void ShowPerson() const {
		//const Type* const pointer;
		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
		//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的

		//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
		this->m_B = 100;
	}

	void MyFunc() const {
		//mA = 10000;
	}

public:
	int m_A;
	mutable int m_B; //可修改 可变的
};


//const修饰对象  常对象
void test01() {

	const Person person; //常量对象  
	cout << person.m_A << endl;
	//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
	person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量

	//常对象访问成员函数
	person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

3.4.4 友元

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好基友进去。

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

友元的关键字为 ==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

全局函数友元


class Building
{
	//告诉编译器 goodGay全局函数 是 Building类的好朋友，可以访问类中的私有内容
	friend void goodGay(Building * building);

public:

	Building()
	{
		this->m_SittingRoom = "客厅";
		this->m_BedRoom = "卧室";
	}


public:
	string m_SittingRoom; //客厅

private:
	string m_BedRoom; //卧室
};


void goodGay(Building * building)
{
	cout << "好基友正在访问： " << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在访问： " << building->m_BedRoom << endl;
}


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

int main(){

	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

类做友元


class Building;
class goodGay
{
public:

	goodGay();
	void visit();

private:
	Building *building;
};


class Building
{
	//告诉编译器 goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容
	friend class goodGay;

public:
	Building();

public:
	string m_SittingRoom; //客厅
private:
	string m_BedRoom;//卧室
};

Building::Building()
{
	this->m_SittingRoom = "客厅";
	this->m_BedRoom = "卧室";
}

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

void goodGay::visit()
{
	cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test01()
{
	goodGay gg;
	gg.visit();

}

int main(){

	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

成员函数做友元


class Building;
class goodGay
{
public:

	goodGay();
	void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以发访问Building中私有内容
	void visit2(); 

private:
	Building *building;
};


class Building
{
	//告诉编译器  goodGay类中的visit成员函数 是Building好朋友，可以访问私有内容
	friend void goodGay::visit();

public:
	Building();

public:
	string m_SittingRoom; //客厅
private:
	string m_BedRoom;//卧室
};

Building::Building()
{
	this->m_SittingRoom = "客厅";
	this->m_BedRoom = "卧室";
}

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

void goodGay::visit()
{
	cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void goodGay::visit2()
{
	cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
	//cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test01()
{
	goodGay  gg;
	gg.visit();

}

int main(){
    
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

3.4.5 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

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


class Person {
public:
	Person() {};
	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}
	//成员函数实现 + 号运算符重载
	Person operator+(const Person& p) {
		Person temp;
		temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
		temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
		return temp;
	}


public:
	int m_A;
	int m_B;
};

//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
//	Person temp(0, 0);
//	temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
//	temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
//	return temp;
//}

//运算符重载 可以发生函数重载 
Person operator+(const Person& p2, int val)  
{
	Person temp;
	temp.m_A = p2.m_A + val;
	temp.m_B = p2.m_B + val;
	return temp;
}

void test() {

	Person p1(10, 10);
	Person p2(20, 20);

	//成员函数方式
	Person p3 = p2 + p1;  //相当于 p2.operaor+(p1)
	cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;


	Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
	cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;

}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

总结1：对于内置的数据类型的表达式的的运算符是不可能改变的

总结2：不要滥用运算符重载

左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型


class Person {
	friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);

public:

	Person(int a, int b)
	{
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
	}

	//成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果
	//void operator<<(Person& p){
	//}

private:
	int m_A;
	int m_B;
};

//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
	out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
	return out;
}

void test() {

	Person p1(10, 20);

	cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程
}

int main() {

	test();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

递增运算符重载

作用：通过重载递增运算符，实现自己的整型数据


#include<iostream>
using namespace std;

class MyInteger {

	friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);

public:
	MyInteger() {
		m_Num = 0;
	}
	//前置++
	MyInteger& operator++() {
		//先++
		m_Num++;
		//再返回
		return *this;
	}
	//前置--
	MyInteger& operator--() {
		//先++
		m_Num--;
		//再返回
		return *this;
	}

	//后置++
	MyInteger operator++(int) {
		//先返回
		MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
		m_Num++;
		return temp;
	}
	//后置++
	MyInteger operator--(int) {
		//先返回
		MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
		m_Num--;
		return temp;
	}
private:
	int m_Num;
};


ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
	out << myint.m_Num;
	return out;
}


//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
	MyInteger myInt;
	cout << ++myInt << endl;
	cout << myInt << endl;
}

//后置++ 先返回 再++
void test02() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt++ << endl;
	cout << myInt << endl;
}
//前置-- 先-- 再返回
void test03() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt << endl;
	cout << --myInt << endl;
}

//后置-- 先返回,再--
void test04() {

	MyInteger myInt;
	cout << myInt << endl;
	cout << myInt-- << endl;
	cout << myInt << endl;
}
int main() {

	//test01();
	//test02();
	//test03();
	test04();
	system("pause");

	return 0;
}

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，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题


class Person
{
public:

	Person(int age)
	{
		//将年龄数据开辟到堆区
		m_Age = new int(age);
	}

	//重载赋值运算符 
	Person& operator=(Person &p)
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
		//编译器提供的代码是浅拷贝
		//m_Age = p.m_Age;

		//提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
		m_Age = new int(*p.m_Age);

		//返回自身
		return *this;
	}


	~Person()
	{
		if (m_Age != NULL)
		{
			delete m_Age;
			m_Age = NULL;
		}
	}

	//年龄的指针
	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;

	//c = b = a;
	//cout << "a = " << a << endl;
	//cout << "b = " << b << endl;
	//cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

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


class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	};

	bool operator==(Person & p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	bool operator!=(Person & p)
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return false;
		}
		else
		{
			return true;
		}
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	//int a = 0;
	//int b = 0;

	Person a("孙悟空", 18);
	Person b("孙悟空", 18);

	if (a == b)
	{
		cout << "a和b相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a和b不相等" << endl;
	}

	if (a != b)
	{
		cout << "a和b不相等" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a和b相等" << endl;
	}
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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，因此称为仿函数

仿函数没有固定写法，非常灵活


class MyPrint
{
public:
	void operator()(string text)
	{
		cout << text << endl;
	}

};
void test01()
{
	//重载的（）操作符 也称为仿函数
	MyPrint myFunc;
	myFunc("hello world");
}


class MyAdd
{
public:
	int operator()(int v1, int v2)
	{
		return v1 + v2;
	}
};

void test02()
{
	MyAdd add;
	int ret = add(10, 10);
	cout << "ret = " << ret << endl;

	//匿名对象调用  
	cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}

int main() {

	test01();
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

3.4.6 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，例如下图中：

我们发现，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。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

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：


//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学科视频" << 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学科视频" << 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++学科视频" << endl;
	}
};

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

	//Python页面
	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//C++页面
	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
	CPP cp;
	cp.header();
	cp.footer();
	cp.left();
	cp.content();

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

继承实现：


//公共页面
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;
	}

};

//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "JAVA学科视频" << endl;
	}
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "Python学科视频" << endl;
	}
};
//C++页面
class CPP : public BasePage
{
public:
	void content()
	{
		cout << "C++学科视频" << endl;
	}
};

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

	//Python页面
	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();
	cout << "--------------------" << endl;

	//C++页面
	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
	CPP cp;
	cp.header();
	cp.footer();
	cp.left();
	cp.content();


}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

继承的好处：可以减少重复的代码

class A : public B;

A 类称为子类或派生类

B 类称为父类或基类

派生类中的成员，包含两大部分：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

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

保护继承

私有继承


class Base1
{
public: 
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
	void func()
	{
		m_A; //可访问 public权限
		m_B; //可访问 protected权限
		//m_C; //不可访问
	}
};

void myClass()
{
	Son1 s1;
	s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
}

//保护继承
class Base2
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:
	void func()
	{
		m_A; //可访问 protected权限
		m_B; //可访问 protected权限
		//m_C; //不可访问
	}
};
void myClass2()
{
	Son2 s;
	//s.m_A; //不可访问
}

//私有继承
class Base3
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:
	void func()
	{
		m_A; //可访问 private权限
		m_B; //可访问 private权限
		//m_C; //不可访问
	}
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
	void func()
	{
		//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
		//m_A;
		//m_B;
		//m_C;
	}
};

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：


class Base
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};

//公共继承
class Son :public Base
{
public:
	int m_D;
};

void test01()
{
	cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;//16
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

利用开发工具查看

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名所属文件名

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？

示例：


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()
{
	//继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
	Son s;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：继承中先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

继承同名成员处理方式

问题：当子类与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？

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：


class Base {
public:
	Base()
	{
		m_A = 100;
	}

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

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

public:
	int m_A;
};


class Son : public Base {
public:
	Son()
	{
		m_A = 200;
	}

	//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
	void func()
	{
		cout << "Son - func()调用" << endl;
	}
public:
	int m_A;
};

void test01()
{
	Son s;

	cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;

	s.func();
	s.Base::func();
	s.Base::func(10);

}
int main() {

	test01();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

子类对象可以直接访问到子类中同名成员

子类对象加作用域可以访问到父类同名成员

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中同名函数

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：


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

	static int m_A;
};

int Base::m_A = 100;

class Son : public Base {
public:
	static void func()
	{
		cout << "Son - static void func()" << endl;
	}
	static int m_A;
};

int Son::m_A = 200;

//同名成员属性
void test01()
{
	//通过对象访问
	cout << "通过对象访问： " << endl;
	Son s;
	cout << "Son  下 m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;

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

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

	cout << "通过类名访问： " << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();
	//出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
	Son::Base::func(100);
}
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样，只不过有两种访问的方式（通过对象和通过类名）

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有同名成员出现，需要加作用域区分

C++实际开发中不建议用多继承

示例：


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

class Base2 {
public:
	Base2()
	{
		m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确
	}
public:
	int m_A;
};

//语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2 
class Son : public Base2, public Base1 
{
public:
	Son()
	{
		m_C = 300;
		m_D = 400;
	}
public:
	int m_C;
	int m_D;
};


//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
	Son s;
	cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
	cout << s.Base1::m_A << endl;
	cout << s.Base2::m_A << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

菱形继承

菱形继承概念：


两个派生类继承同一个基类

又有某个类同时继承者两个派生类

这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

典型的菱形继承案例：

菱形继承问题：

羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。

草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。

示例：


class Animal
{
public:
	int m_Age;
};

//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo   : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};

void test01()
{
	SheepTuo st;
	st.Sheep::m_Age = 100;
	st.Tuo::m_Age = 200;

	cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
	cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;
	cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}
//都为200,改的是继承下来的同一份数据
//去掉virtual后 100,200 继承了两份数据

总结：

菱形继承带来的主要问题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

3.4.7 多态

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

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

下面通过案例进行讲解多态


class Animal
{
public:
	//Speak函数就是虚函数
	//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
	virtual void speak()
	{
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

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

class Dog :public Animal
{
public:

	void speak()
	{
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}

};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编

void DoSpeak(Animal & animal)
{
	animal.speak();
}
//
//多态满足条件： 
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用：
//父类指针或引用指向子类对象

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


	Dog dog;
	DoSpeak(dog);
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

多态满足条件

有继承关系

子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

父类指针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称为重写

多态案例一-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：


//普通实现
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;
		}
		//如果要提供新的运算，需要修改源码
	}
public:
	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

void test01()
{
	//普通实现测试
	Calculator c;
	c.m_Num1 = 10;
	c.m_Num2 = 10;
	cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;

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

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



//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点：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
class AbstractCalculator
{
public :

	virtual int getResult()
	{
		return 0;
	}

	int m_Num1;
	int m_Num2;
};

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

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

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


void test02()
{
	//创建加法计算器
	AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;  //用完了记得销毁

	//创建减法计算器
	abc = new SubCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;  

	//创建乘法计算器
	abc = new MulCalculator;
	abc->m_Num1 = 10;
	abc->m_Num2 = 10;
	cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
	delete abc;
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

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（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

示例：


class Base
{
public:
	//纯虚函数
	//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
	//抽象类无法实例化对象
	//子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
	virtual void func() = 0;
};

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

void test01()
{
	Base * base = NULL;
	//base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
	base = new Son;
	base->func();
	delete base;//记得销毁
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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：


//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	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;
	//规定流程
	void MakeDrink() {
		Boil();
		Brew();
		PourInCup();
		PutSomething();
	}
};

//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	virtual void Boil() {
		cout << "煮农夫山泉!" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew() {
		cout << "冲泡咖啡!" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() {
		cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
	}
	//加入辅料
	virtual void PutSomething() {
		cout << "加入牛奶!" << endl;
	}
};

//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
	//烧水
	virtual void Boil() {
		cout << "煮自来水!" << endl;
	}
	//冲泡
	virtual void Brew() {
		cout << "冲泡茶叶!" << endl;
	}
	//倒入杯中
	virtual void PourInCup() {
		cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
	}
	//加入辅料
	virtual void PutSomething() {
		cout << "加入枸杞!" << endl;
	}
};

//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
	drink->MakeDrink();
	delete drink;
}

void test01() {
	DoWork(new Coffee);
	cout << "--------------" << endl;
	DoWork(new Tea);
}


int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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;

类名::~类名(){}


class Animal {
public:

	Animal()
	{
		cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
	}
	virtual void Speak() = 0;

	//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
	//virtual ~Animal()
	//{
	//	cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
	//}


	virtual ~Animal() = 0;
};

Animal::~Animal()
{
	cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}

//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。

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 <<  "小猫在说话!" << endl;
	}
	~Cat()
	{
		cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
		if (this->m_Name != NULL) {
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}

public:
	string *m_Name;
};

void test01()
{
	Animal *animal = new Cat("Tom");
	animal->Speak();

	//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
	//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
	//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
	delete animal;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 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，可以不写为虚析构或纯虚析构

3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

多态案例三-电脑组装

案例描述：

电脑主要组成部件为 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基类，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

测试时组装三台不同的电脑进行工作


#include<iostream>
using namespace std;

//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:
	//抽象的显示函数
	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;
	}

	//提供工作的函数
	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零件
		if (m_cpu != NULL)
		{
			delete m_cpu;
			m_cpu = NULL;
		}

		//释放显卡零件
		if (m_vc != NULL)
		{
			delete m_vc;
			m_vc = NULL;
		}

		//释放内存条零件
		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()
{
	//第一台电脑零件
	CPU * intelCpu = new IntelCPU;
	VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
	Memory * intelMem = new IntelMemory;

	cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
	//创建第一台电脑
	Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
	computer1->work();
	delete computer1;

	cout << "-----------------------" << endl;
	cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
	//第二台电脑组装
	Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
	computer2->work();
	delete computer2;

	cout << "-----------------------" << endl;
	cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
	//第三台电脑组装
	Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
	computer3->work();
	delete computer3;

}

3.5 文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

C++中对文件操作需要包含头文件 ==< fstream >==

文件类型分为两种：

文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中

二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类:

ofstream：写操作

ifstream：读操作

fstream ：读写操作

3.5.1 文本文件

写文件

写文件步骤如下：

包含头文件

#include <fstream>

创建流对象

ofstream ofs;

打开文件

ofs.open(“文件路径”,打开方式);

写数据

ofs << “写入的数据”;

关闭文件

ofs.close();

文件打开方式：

注意： 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符

例如：用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out

示例：


#include <fstream>

void test01()
{
	ofstream ofs;
	ofs.open("test.txt", ios::out);

	ofs << "姓名：张三" << endl;
	ofs << "性别：男" << endl;
	ofs << "年龄：18" << endl;

	ofs.close();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

文件操作必须包含头文件 fstream

写文件可以利用 ofstream ，或者fstream类

打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式

利用<<可以向文件中写数据

操作完毕，要关闭文件

读文件

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下：

包含头文件

#include <fstream>

创建流对象

ifstream ifs;

打开文件并判断文件是否打开成功

ifs.open(“文件路径”,打开方式);

读数据

四种方式读取

关闭文件

ifs.close();

示例：


#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open("test.txt", ios::in);

	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}

	//第一种方式
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs >> buf)
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第三种
	//string buf;
	//while (getline(ifs, buf))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	char c;
	while ((c = ifs.get()) != EOF)
	{
		cout << c;
	}

	ifs.close();


}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类

利用is_open函数可以判断文件是否打开成功

close 关闭文件

3.5.2 二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开方式要指定为 ==ios::binary==

写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write

函数原型：ostream& write(const char * buffer,int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

示例：


#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
	char m_Name[64];
	int m_Age;
};

//二进制文件  写文件
void test01()
{
	//1、包含头文件

	//2、创建输出流对象
	ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
	
	//3、打开文件
	//ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

	Person p = {"张三"  , 18};

	//4、写文件
	ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));

	//5、关闭文件
	ofs.close();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

文件输出流对象可以通过write函数，以二进制方式写数据

读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read

函数原型：istream& read(char *buffer,int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

示例：


#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
	char m_Name[64];
	int m_Age;
};

void test01()
{
	ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件打开失败" << endl;
	}

	Person p;
	ifs.read((char *)&p, sizeof(p));

	cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

文件输入流对象可以通过read函数，以二进制方式读数据

3.6模板

3.6.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

例如生活中的模板

一寸照片模板：

PPT模板：

模板的特点：

模板不可以直接使用，它只是一个框架

模板的通用并不是万能的

3.6.2 函数模板

C++另一种编程思想称为 ==泛型编程== ，主要利用的技术就是模板

C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

函数模板语法

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：


template<typename T>函数声明或定义

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：


//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	
	//swapInt(a, b);

	//利用模板实现交换
	//1、自动类型推导
	mySwap(a, b);

	//2、显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

函数模板利用关键字 template

使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型

模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

函数模板注意事项

注意事项：

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用

模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

示例：


//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
	//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
	cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
	//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
	func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

函数模板案例

案例描述：

利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序

排序规则从大到小，排序算法为选择排序

分别利用char数组和int数组进行测试

示例：


//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i; //最大数的下标
		for (int j = i + 1; j < len; j++)
		{
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
		{
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}


template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {

	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	//测试char数组
	char charArr[] = "bdcfeagh";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr, num);
	printArray(charArr, num);
}

void test02()
{
	//测试int数组
	int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	mySort(intArr, num);
	printArray(intArr, num);
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）

函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换

如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

示例：


//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)  
{
	return a + b;
}

//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';
	
	cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

	//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换

	myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：

如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数

可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板

函数模板也可以发生重载

如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

示例：


//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b) 
{ 
	cout << "调用的模板" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c) 
{ 
	cout << "调用重载的模板" << endl; 
}

void test01()
{
	//1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
	int a = 10;
	int b = 20;
	myPrint(a, b); //调用普通函数

	//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	myPrint<>(a, b); //调用函数模板

	//3、函数模板也可以发生重载
	int c = 30;
	myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

	//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

模板的局限性

局限性：

模板的通用性并不是万能的

例如：


template<class T>
	void f(T a, T b)
	{ 
    	a = b;
    }

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：


template<class T>
	void f(T a, T b)
	{ 
    	if(a > b) { ... }
    }

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

示例：


#include<iostream>
using namespace std;

#include <string>

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}


//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
	if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a == b " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b " << endl;
	}
}

void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
	//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化

学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

3.6.3 类模板

类模板语法

类模板作用：

建立一个通用类，类中的成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：


template<typename T>类

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：


#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

void test01()
{
	// 指定NameType 为string类型，AgeType 为 int类型
	Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
	P1.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

类模板没有自动类型推导的使用方式

类模板在模板参数列表中可以有默认参数

示例：


#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
	// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
	Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
	p.showPerson();
}

//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
	Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

类模板使用只能用显示指定类型方式

类模板中的模板参数列表可以有默认参数

类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

普通类中的成员函数一开始就可以创建

类模板中的成员函数在调用时才创建

示例：


class Person1
{
public:
	void showPerson1()
	{
		cout << "Person1 show" << endl;
	}
};

class Person2
{
public:
	void showPerson2()
	{
		cout << "Person2 show" << endl;
	}
};

template<class T>
class MyClass
{
public:
	T obj;

	//类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成

	void fun1() { obj.showPerson1(); }
	void fun2() { obj.showPerson2(); }

};

void test01()
{
	MyClass<Person1> m;
	
	m.fun1();

	//m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

类模板对象做函数参数

学习目标：

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型

参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递

整个类模板化 — 将这个对象类型模板化进行传递

示例：


#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 
{
	p.showPerson();
}
void test01()
{
	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
	printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
	printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
	p.showPerson();

}
void test03()
{
	Person <string, int >p("唐僧", 30);
	printPerson3(p);
}

int main() {

	test01();
	test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参

使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型

如果不指定，编译器无法给子类分配内存

如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

示例：


template<class T>
class Base
{
	T m;
};

//class Son:public Base  //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
	Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
	Son2()
	{
		cout << typeid(T1).name() << endl;
		cout << typeid(T2).name() << endl;
	}
};

void test02()
{
	Son2<int, char> child1;
}


int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例：


#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 20);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

类模板分文件编写

学习目标：

掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

解决方式1：直接包含.cpp源文件

解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

示例：

person.Cpp中代码：


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

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

类模板分文件编写.cpp中代码


#include<iostream>
using namespace std;

//#include "person.h"
#include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件

//解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 10);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

类模板与友元

学习目标：

掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例：


#include <string>

//2、全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
	cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person
{
	//1、全局函数配合友元   类内实现
	friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
	{
		cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
	}


	//全局函数配合友元  类外实现
	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

	Person(T1 name, T2 age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}


private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;

};

//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
	Person <string, int >p("Tom", 20);
	printPerson(p);
}


//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
	Person <string, int >p("Jerry", 30);
	printPerson2(p);
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储

将数组中的数据存储到堆区

构造函数中可以传入数组的容量

提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题

提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除

可以通过下标的方式访问数组中的元素

可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例：

myArray.cpp中代码


#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:
    
	//构造函数
	MyArray(int capacity)
	{
		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray & arr)
	{
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			//如果T为对象，而且还包含指针，必须需要重载 = 操作符，因为这个等号不是 构造 而是赋值，
			// 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}

	//重载= 操作符  防止浅拷贝问题
	MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {

		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
		this->m_Size = myarray.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) {
			this->pAddress[i] = myarray[i];
		}
		return *this;
	}

	//重载[] 操作符  arr[0]
	T& operator [](int index)
	{
		return this->pAddress[index]; //不考虑越界，用户自己去处理
	}

	//尾插法
	void Push_back(const T & val)
	{
		if (this->m_Capacity == this->m_Size)
		{
			return;
		}
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;
	}

	//尾删法
	void Pop_back()
	{
		if (this->m_Size == 0)
		{
			return;
		}
		this->m_Size--;
	}

	//获取数组容量
	int getCapacity()
	{
		return this->m_Capacity;
	}

	//获取数组大小
	int	getSize()
	{
		return this->m_Size;
	}


	//析构
	~MyArray()
	{
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}
	}

private:
	T * pAddress;  //指向一个堆空间，这个空间存储真正的数据
	int m_Capacity; //容量
	int m_Size;   // 大小
};

类模板案例—数组类封装.cpp中


#include "myArray.hpp"
#include <string>

void printIntArray(MyArray<int>& arr) {
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

//测试内置数据类型
void test01()
{
	MyArray<int> array1(10);
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		array1.Push_back(i);
	}
	cout << "array1打印输出：" << endl;
	printIntArray(array1);
	cout << "array1的大小：" << array1.getSize() << endl;
	cout << "array1的容量：" << array1.getCapacity() << endl;

	cout << "--------------------------" << endl;

	MyArray<int> array2(array1);
	array2.Pop_back();
	cout << "array2打印输出：" << endl;
	printIntArray(array2);
	cout << "array2的大小：" << array2.getSize() << endl;
	cout << "array2的容量：" << array2.getCapacity() << endl;
}

//测试自定义数据类型
class Person {
public:
	Person() {} 
		Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
{
	for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) {
		cout << "姓名：" << personArr[i].m_Name << " 年龄： " << personArr[i].m_Age << endl;
	}

}

void test02()
{
	//创建数组
	MyArray<Person> pArray(10);
	Person p1("孙悟空", 30);
	Person p2("韩信", 20);
	Person p3("妲己", 18);
	Person p4("王昭君", 15);
	Person p5("赵云", 24);

	//插入数据
	pArray.Push_back(p1);
	pArray.Push_back(p2);
	pArray.Push_back(p3);
	pArray.Push_back(p4);
	pArray.Push_back(p5);

	printPersonArray(pArray);

	cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
	cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

能够利用所学知识点实现通用的数组