cpp面向对象

面向对象编程

目录

• 面向对象编程
  • 类
    • 拷贝构造函数
  • 常量函数
  • 友元
    • 友元函数
    • 友元类
  • 静态成员
  • 重载函数
    • 函数重载
    • 操作符重载
  • 继承
  • 多态
    • 虚函数
      • 虚析构函数
        • 1、虚析构函数的作用：避免内存泄漏。
        • 2、使用总结
  • 模板
    • 函数模板
    • 类模板(泛型类)

类

C++ 在 C 语言的基础上增加了面向对象编程，C++ 支持面向对象程序设计。类是 C++ 的核心特性，用户定义的类型。

class Student {
	int i;    //默认 private
public:
	Student(int i,int j,int k):i(i),j(j),k(k){};	//构造方法
	~Student(){};	//析构方法
private:
	int j;
protected:
	int k;
};

Student student(1,2,3); //调用构造方法 栈
//出方法释放student 调用析构方法

//动态内存(堆)
Student *student = new Student(1,2,3);
//释放
delete student;
student = 0;

类的析构函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次删除所创建的对象时执行(不需要手动调用)。

private：可以被该类中的函数、友元函数访问。 不能被任何其他访问，该类的对象也不能访问。

protected：可以被该类中的函数、子类的函数、友元函数访问。 但不能被该类的对象访问。

public：可以被该类中的函数、子类的函数、友元函数访问，也可以被该类的对象访问。

拷贝构造函数

class Student {
	int i;    //默认 private
public:
	Student(int i,int j,int k):i(i),j(j),k(k){};
	//拷贝构造函数(隐式的会有拷贝构造函数，我们也可以自己实现)
	Student(const Student &student){
	    this->i = sudent.i;
	}
	//构造方法
	~Student(){};	//析构方法
private:
	int j;
protected:
	int k;
};

Student student(1,2,3); //调用构造方法 栈
//出方法释放student 调用析构方法

// Student s;
// s = student; // 这样赋值是不会调用自定义拷贝构造函数，但是会调用默认赋值

Student s = student;//s的属性值跟student的一样

//动态内存(堆)
Student *student = new Student(1,2,3);
Student *student2 = student;//不会调用自定义拷贝构造函数
//释放
delete student;
student = 0;

常量函数

函数后写上const，表示不会也不允许修改类中的成员。

class Student {
	int i;
public:
	Student() {}
	~Student() {}
	// 常量函数
	void  setName(char* _name) const  {
		//错误 不能修改name 去掉const之后可以
		name = _name;// 编译不通过
	}
private:
	int j;
	char *name;
protected:
	int k;
};

友元

类的友元函数是定义在类外部，但有权访问类的所有私有（private）成员和保护（protected）成员

友元可以是一个函数，该函数被称为友元函数；友元也可以是一个类，该类被称为友元类，在这种情况下，整个类及其所有成员都是友元。

友元函数

class Student {
	int i;
public:
	Student() {}
	~Student() {}
	void  setName(char* _name)  {
		name = _name;
	}
	//定义友元函数(声明，没有实现)
	friend void printName(Student *student);
private:
	int j;
	char *name;
protected:
	int k;
};

//友元函数的实现
void printName(Student *student) {
    //能够使用student中私有的name属性
	cout << student->name << endl;
}

Student *student = new Student;
student->setName("张三");
printName(student);

友元类

class Student {
	int i;
public:
	Student() {}
	~Student() {}
	void  setName(char* _name)  {
		name = _name;
	}
	friend void printName(Student *student);
    //友元类
	friend class Teacher;
private:
	int j;
	char *name;
protected:
	int k;
};

class Teacher {
public:
	void call(Student *student) {
        //能够使用student中私有的name属性
		cout << "call:" << student->name << endl;
	}
};

静态成员

和Java一样，可以使用static来声明类成员为静态的

当我们使用静态成员属性或者函数时候 需要使用 域运算符 ::

//Instance.h
#ifndef INSTANCE_H
#define INSTANCE_H
class Instance {
public:
	static Instance* getInstance();
private:
	static Instance *instance;
};
#endif 

//Instance.cpp
#include "Instance.h"
Instance* Instance::instance = 0;
Instance* Instance::getInstance() {
	//C++11以后，编译器保证内部静态变量的线程安全性
	if (!instance) {
		instance = new Instance;
	}
	return instance;
}

// C++ static关键字。 正确的写法

/**
 * 静态的总结：
 * 1.可以直接通过类名::静态成员（字段/函数）
 * 2.静态的属性必须要初始化，然后再实现（规则）
 * 3.静态的函数只能取操作静态的属性和方法（Java）
 */
#include <iostream>
using namespace std;

class Dog {
public:
    char * info;
    int age;

    // 先声明
    static int id;

    static void update() {
        id += 100;
        // 报错:静态函数不能调用非静态函数（Java）
        // update2();
    }

    void update2() {
        id = 13;
    }
};

// 再实现
int Dog::id = 9;

int main() {
    Dog dog;
    dog.update2(); // 普通函数
    Dog::update(); // 静态函数
    dog.update(); // 对象名.静态函数（一般都是使用::调用静态成员，这种方式可以 知道就行）

    cout << Dog::id << endl;
    return 0;
}

重载函数

C++ 允许在同一作用域中的某个函数和运算符指定多个定义，分为函数重载和运算符重载。

函数重载

void print(int i) {
	cout << "整数为: " << i << endl;
}

void print(double  f) {
	cout << "浮点数为: " << f << endl;
}

操作符重载

C++允许重定义或重载大部分 C++ 内置的运算符

函数名是由关键字 operator 和其后要重载的运算符符号构成的

重载运算符可被定义为普通的非成员函数或者被定义为类成员函数

成员函数

class Test1 {
public:
    Test1(){}
	//定义成员函数进行重载
    //返回对象   调用拷贝构造函数  释放函数内 t 对象
    //引用类型(Test1&) 没有复制对象 返回的是 t 对象本身 t会被释放 所以会出现问题(数据释放不彻底就不一定)
    // 可以输出 t 与 t3 地址查看
	Test1 operator+(const Test1& t1) {
		Test1 t;
		t.i = this->i + t1.i;
		return t;
	}
    //拷贝构造函数 (有默认的)
    Test1(const Test1& t){
        //浅拷贝
		this->i = t.i;
		cout << "拷贝" << endl;
        //如果动态申请内存 需要深拷贝
	};
	int i;
};

Test1 t1;
Test1 t2;
t1.i = 100;
t2.i = 200;
//发生两次拷贝
// C++真正的临时对象是不可见的匿名对象
//1、拷贝构造一个无名的临时对象，并返回这个临时对象
//2、由临时对象拷贝构造对象 t3
//语句结束析构临时对象
Test1 t3 = t1 + t2;
cout << t3.i << endl;

Xcode上玩，使用的g++编译器会进行 返回值优化(RVO、NRVO) 从而看不到拷贝构造函数的调用。

可以加入 "-fno-elide-constructors" 取消GNU g++优化

对windows vs编译器cl.exe无效，VS Debug执行RVO，Release执行NRVO

RVO（Return Value Optimization）:消除函数返回时创建的临时对象

NRVO(Named Return Value Optimization)：属于 RVO 的一种技术, 直接将要初始化的对象替代掉返回的局部对象进行操作。

非成员函数

class Test2 {
public:
	int i;
};
//定义非成员函数进行 + 重载
Test2 operator+(const Test2& t21, const Test2& t22) {
	Test2 t;
	t.i = t21.i + t22.i;
	return t;
}

Test2 t21;
Test2 t22;
t21.i = 100;
t22.i = 200;
Test2 t23 = t21 + t22;
cout << t23.i << endl;

允许重载的运算符

类型	运算符
关系运算符	==(等于)，!= (不等于)，< (小于)，> (大于>，<=(小于等于)，>=(大于等于)
逻辑运算符	||(逻辑或)，&&(逻辑与)，!(逻辑非)
单目运算符	+ (正)，-(负)，*(指针)，&(取地址)
自增自减运算符	++(自增)，--(自减)
位运算符	| (按位或)，& (按位与)，~(按位取反)，^(按位异或),，<< (左移)，>>(右移)
赋值运算符	=, +=, -=, *=, /= , % = , &=, |=, ^=, <<=, >>=
空间申请与释放	new, delete, new[ ] , delete[]
其他运算符	()(函数调用)，->(成员访问)，,(逗号)，

void *operator new (size_t size)
{
	cout << "新的new:" << size << endl;
	return malloc(size);
}

void operator delete(void *p)
{
	//释放由p指向的存储空间
	cout << "新的delete" << endl;
	free(p);
}
... ...

继承

class A:[private/protected/public] B

默认为private继承

A是基类，B称为子类或者派生类

方式	说明
public	基类的public、protected成员也是派生类相应的成员，基类的private成员不能直接被派生类访问，但是可以通过调用基类的公有和保护成员来访问。
protected	基类的公有和保护成员将成为派生类的保护成员
private	基类的公有和保护成员将成为派生类的私有成员

class Parent {
public:
	void test() {
		cout << "parent" << endl;
	}
};

class Child :   Parent {
public:
	void test() {
         // 调用父类 方法
		Parent::test();
		cout << "child" << endl;
	}
};

多继承

一个子类可以有多个父类，它继承了多个父类的特性。

class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…

多态

多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。

静态多态（静态联编）是指在编译期间就可以确定函数的调用地址，通过函数重载和模版（泛型编程）实现

动态多态（动态联编）是指函数调用的地址不能在编译器期间确定，必须需要在运行时才确定 ,通过继承+虚函数 实现

虚函数

class Parent {
public:
	 void test() {
		cout << "parent" << endl;
	}
};

class Child :public Parent {
public:
	void test() {
		cout << "child" << endl;
	}
};

Parent *c = new Child();
// 编译期间 确定c 为 parent 调用parent的test方法
c->test();//parent

//修改Parent为virtual 虚函数 动态链接,告诉编译器不要静态链接到该函数
virtual void test() {
		cout << "parent" << endl;
}
//动态多态 调用Child的test方法
c->test();//child

构造函数任何时候都不可以声明为虚函数

析构函数一般都是虚函数,释放先执行子类再执行父类

当一个成员函数被声明为虚函数后，其派生类中的同名函数都自动成为虚函数

虚析构函数

1、虚析构函数的作用：避免内存泄漏。

使用虚析构函数在删除指向子类对象的基类指针时，可以调用子类的析构函数使子类占用的堆内存释放，从而防止内存泄漏。

2、使用总结

（1）在基类的析构函数前加上virtual关键字，那么就是虚析构函数。

（2）当基类中的析构函数声明为虚析构函数时，派生类开始从基类继承。

（3）基类的指针指向派生类的对象时，delete基类的指针时，先调用派生类的析构函数，再调用基类中的析构函数。

#include <iostream>
using namespace std;

///基类
class Base{
    public:
        Base(){};
        virtual ~Base(){  //1、定义虚析构函数
            cout << "delete Base\n";
        };
        virtual void DoSomething(){
            cout << "Do Something in class Base!\n";
        };
};

///派生类
class Derived: public Base{ //2、子类继承
    public:
        Derived(){};
        ~Derived(){
            cout << "delete Derived\n";
        };
        void DoSomething(){
            cout << "Do Something in Derived\n";
        };
};

int main(){
    Base *b = new Derived;  //3、基类指针指向子类
    b->DoSomething();
    delete b;
    return 0;
}

纯虚函数

class Parent {
public:
    //纯虚函数 继承自这个类需要实现 抽象类型
	virtual void test() = 0;
};

class Child :public Parent {
public:
	void test(){}
};

纯虚函数是在声明虚函数时被“初始化”为0的函数。

纯虚函数没有函数体

纯虚函数的作用是在基类中为其派生类保留一个函数的名字，以便派生类根据需要对它进行定义。

凡事包含纯虚函数的类都是抽象类

模板

模板是泛型编程的基础

函数模板

函数模板能够用来创建一个通用的函数。以支持多种不同的形參。避免重载函数的函数体反复设计。

template <typename T>
T max(T a,T b)
{
	// 函数的主体
	return  a > b ? a : b;
}
//代替了
int max(int a,int b)
int max(float a,float b)

类模板(泛型类)

为类定义一种模式。使得类中的某些数据成员、默写成员函数的參数、某些成员函数的返回值，能够取随意类型

常见的 容器比如 向量 vector 或 vector 就是模板类

template<class E,class T>
class Queue {
public:
    T add(E e,T t){
        return e+t;
    }
};

Queue<int,float> q;
q.add(1,1.1f) = 2.1f