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C++核心编程

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

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

​ (1) 代码区：

​ 内容：存放CPU执行的机器指令

​ 特点：

• 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

​ (2) 全局区：

​ 内容：全局变量和静态变量存放在此.

​ 特点：

• 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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
//全局变量 
int g_a=10;
int g_b=10; 
 
//静态全局变量
static int s_g_a=10;
static int s_g_b=10; 
 
//字符串全局常量
string g_s1="abcd";
string g_s2="abcd";
 
//const 修饰的全局常量 
const int g_c_a=10;
const int g_c_b=10;
 
int main(){
 
    cout<<"程序运行前："<<endl;
 
    cout<<endl;
 
    //局部变量 
    int a=10;
    int b=10;
 
    //局部变量的地址
    cout<<"局部变量a的地址为："<<&a<<endl;
    cout<<"局部变量b的地址为："<<&b<<endl;
 
    //全局变量的地址
    cout<<"全局变量g_a的地址为："<<&g_a<<endl;
    cout<<"全局变量g_b的地址为："<<&g_b<<endl; 
 
    cout<<endl;
 
    //静态局部变量
    static int s_a=10;
    static int s_b=10; 
 
    //静态局部变量的地址 
    cout<<"静态局部变量s_a的地址为："<<&s_a<<endl;
    cout<<"静态局部变量s_b的地址为："<<&s_b<<endl;
 
    //静态全局变量的地址 
    cout<<"静态全局变量s_g_a的地址为："<<&s_g_a<<endl;
    cout<<"静态全局变量s_g_b的地址为："<<&s_g_b<<endl;
 
    cout<<endl;
 
    //常量
    //字符串常量
    string s1="abcd";
    string s2="abcd"; 
 
    //const 修饰的局部常量
    const int c_a=10;
    const int c_b=10; 
 
    //字符串局部常量的地址 
    cout<<"字符串局部常量s1的地址为："<<&s1<<endl;
    cout<<"字符串局部常量s2的地址为："<<&s2<<endl;
 
    //字符串全局常量的地址
    cout<<"字符串全局常量g_s1的地址为："<<&g_s1<<endl;
    cout<<"字符串全局常量g_s2的地址为："<<&g_s2<<endl;
 
    //const 修饰的局部常量
    cout<<"const 修饰的局部常量c_a的地址为："<<&c_a<<endl;
    cout<<"const 修饰的局部常量c_b的地址为："<<&c_b<<endl;
 
    //const 修饰的全局常量
    cout<<"const 修饰的全局常量g_c_a的地址为："<<&g_c_a<<endl;
    cout<<"cosnt 修饰的全局常量g_c_b的地址为："<<&g_c_b<<endl;
 
    cout<<endl;
 
    cout<<"有全局修饰的在全局区"<<endl;
    cout<<"其他的不在全局区"<<endl; 
 
    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

1.2 程序运行后

在程序编译后，生成了exe可执行程序，执行该程序后分为两个区域

​ (1) 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

​ (2) 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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int* test_01(){
    int a=10;  //局部变量存储在栈区 
    return &a;  //不要返回局部变量的地址 
}
 
int* test_02(){
    int* m=new int(10);  //利用new将数据开辟到堆区 
    return m;
}
 
int main(){
 
    cout<<"栈区数据由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等"<<endl;
 
    //调用函数test_01 
    int* p1=test_01();
 
    cout<<endl;
 
    //输出 
    cout<<"第一次输出，编译器对局部变量做一次保留，暂时不释放： "<<*p1<<endl;
 
    cout<<"第二次输出，编译器不再保留栈区的数据，直接释放："<<*p1<<endl;
 
    cout<<"不要返回局部变量的地址！！！"<<endl;
 
    cout<<endl;
 
    //调用函数test_02
    int* p2=test_02();
 
    //输出
    cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl; 
    cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl; 
    cout<<"输出存放在堆区的数据，编译器不释放，由程序员手动释放: "<<*p2<<endl; 
 
    cout<<endl; 
 
    //释放堆中开辟的数据
    delete p2;
 
    cout<<"程序员手动释放后: "<<*p2<<endl; 
 
    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

1.3 new操作符

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： 开辟数据

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std; 
 
int* test_01(){
    int* a=new int(10);  //堆区开辟数据
    return a;
}
 
int main(){
 
    int *p=test_01();
 
    cout<<*p<<endl;
    cout<<*p<<endl;
 
    //利用delete释放堆区数据
    delete p;
 
    cout<<*p<<endl; //已释放，输出垃圾值 
 
    return 0;
 
}

示例2：开辟数组

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std; 
 
int* test_01(){
    int* a=new int[10];  //堆区中开辟数组 
    return a;
}
 
int main(){
 
    int *p=test_01();
 
    for(int i=0;i<10;i++) p[i]=i+1;  //赋值 
 
    for(int i=0;i<10;i++) cout<<p[i]<<" ";  //输出 
 
    cout<<endl;
 
    //未释放前输出p[0]
    cout<<*p<<endl; 
 
    //利用delete释放堆区数据
    delete[] p;
 
    //已释放，输出垃圾值 
    cout<<*p<<endl; 
 
    return 0;
 
}

2 引用及其使用

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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int main(){
 
    int a=10;
 
    int &b=a;  //创建a的别名为b 必须初始化 
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;  //b的值同a 
 
    //修改a的值 
    a=20;
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;  //b的值也发生改变 
 
    //修改b的值 
    b=10;
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;  //a的值也发生改变 
    cout<<"b = "<<b<<endl;
 
    return 0;
 
}

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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
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
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
    cout<<"c = "<<c<<endl;
 
    return 0;
 
}

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饰实参

优点：可以简化指针修改实参

示例：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
void swap(int &a,int &b){
    int t=a;
    a=b;
    b=t;
}
 
int main(){
 
    int a=10;
    int b=20;
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
 
    cout<<endl;
 
    swap(a,b);
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl; 
 
    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

2.4 引用做函数返回值

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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int &test_01(){
    int a=10;  //局部变量 
    return a;
}
 
int &test_02(){
    static int a=10;  //全局区变量 
    return a;
}
 
int main(){
 
    int &ans_01=test_01();
 
    cout<<"ans_01 = "<<ans_01<<endl;  //第一次输出正确是因为编译器做了保留 
    cout<<"ans_01 = "<<ans_01<<endl;  //再次输出已经被释放，输出垃圾值
    cout<<"不要返回局部变量的引用！！！"<<endl; 
 
    cout<<endl;
 
    int &ans_02=test_02();
 
    cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
    cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
    cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
 
    test_02()=20;  //函数调用作为左值 
 
    cout<<"ans_02 = "<<ans_02<<endl;
 
    return 0;
 
}

2.5 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.

讲解示例：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void test_01(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;
 
    test_01(a);
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"ref = "<<ref<<endl;
 
    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

2.6 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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int test_01(const int &a){
    int b=a+10;
//  a=b;  //报错 a被const修饰 不可修改 
    return b;
}
 
int main(){
 
    int a=10;
 
    int b=test_01(a);
 
    cout<<"a = "<<a<<endl;
    cout<<"b = "<<b<<endl;
 
    return 0;
 
}

3 函数提高

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：

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int add(int a,int b=10){
    return a+b;
}
 
int main(){
 
    int a=20,b=30;
 
    cout<<add(a,b)<<endl;
 
    cout<<add(a)<<endl;  //未传入参数b 默认b=10 
 
    return 0;
}

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：

复制
//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int add(int a,int){
    return a;
}
 
int main(){
 
    int a=20,b=30;
 
    cout<<add(a,b)<<endl;  //占位参数必须填补
 
    return 0;
}

3.3 函数重载

3.3.1 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

示例：

复制
//函数重载需要函数都在同一个作用域下
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
int add(){
    cout<<"add() 的调用： "<<0<<endl;
}
 
int add(int a){
    cout<<"add(int a) 的调用："<<a<<endl;
}
 
int add(double a){
    cout<<"add(double a) 的调用："<<a<<endl;
}
 
int add(int a,int b){
    cout<<"add(int a,int b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
 
int add(int a,double b){
    cout<<"add(int a,double b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
 
int add(double a,int b){
    cout<<"add(dpuble a,int b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
 
int add(double a,double b){
    cout<<"add(dpuble a,double b) 的调用："<<a<<"+"<<b<<"="<<a+b<<endl;
}
 
int main(){
 
    add();
 
    add(1);
 
    add(1.11);
 
    add(1,2);
 
    add(1,2.22);
 
    add(1.11,2);
 
    add(1.11,2.22);
 
    return 0;
}

3.3.2 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

示例：

复制
//1、引用作为重载条件
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
void func(int &a){
    cout<<"func(int &a) 的调用："<<a<<endl;
}
 
void func(const int &a){
    cout<<"func(const int &a) 的调用："<<a<<endl;
}
 
int main(){
 
    int a=10;
 
    func(a); //调用无const
    func(20);//调用有const
 
    return 0;
}
//函数重载碰到函数默认参数
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
void func(int a, int b = 10)
{
    cout<<"func2(int a,int b = 10) 的调用"<<endl;
}
 
void func(int a)
{
    cout<<"func(int a) 的调用"<<endl;
}
 
int main(){
 
    func(10);  //报错，原因产生歧义
 
    return 0;
 
}

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

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：

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
const double PI=3.1415926;
 
class circle{
    public:  //访问权限  公共的权限
 
        //属性
        int r;  //半径
 
        //行为
        double caculate(){  //计算圆的周长
            return r*r*PI;
        }
 
};
 
int main(){
 
    //通过圆类，创建圆的对象
    circle c1;  // c1就是一个具体的圆
 
    c1.r=10;  //给圆对象的半径 进行赋值操作
 
    cout<<"c1的周长为： "<<c1.caculate()<<endl;
 
    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：

1. public 公共权限
2. protected 保护权限
3. private 私有权限

示例：

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class person{
    public:  //访问权限  公共的权限
 
        //姓名  公共权限
        string name;
 
    protected:
 
        //钱  保护权限
        int money;
 
    private:
 
        //年龄 私有权限 
        int year;
 
    public:
        void make(){  //初始化 
            name="lys";
            money=100000000;
            year=20;
        }
 
};
 
int main(){
 
    //通过persoin类,创建对象p1 
    person p1;
 
    p1.make();  //初始化p1 
 
    cout<<p1.name;  //public 类外可以访问 
 
    p1.money=0;  // protected 类外不可更改，不可访问 
    cout<<p1.money; 
 
    p1.year=100;  //private 类外不可更改，不可访问 
    cout<<p1.year;   
 
    return 0;
 
}

4.1.2 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

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
struct point_1{
    int x,y;  //默认是公共权限
};
 
class point_2{
    int x,y;  //默认是私有权限
};
 
int main(){
    point_1 p1;
    point_2 p2;
 
    p1.x=10,p1.y=20;
 
    p2.x=10,p2.y=20;  //错误，访问权限是私有
 
    return 0;
}

4.2 对象的初始化和清理

4.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题

​ 一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知

​ 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

解决方法：

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(){}

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

析构函数语法： ~类名(){}

1. 析构函数，没有返回值也不写void
2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次
5. 不能设为私有

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        //构造函数
        point(){
            cout<<"point的构造函数调用"<<endl;
        }
 
        //析构函数
        ~point(){
            cout<<"point的析构函数调用"<<endl;
        }
 
};
 
int main(){
 
    point p1;
 
    return 0;
 
}

4.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

​ 按参数分为： 有参构造和无参构造

​ 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：

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
 
        int x,y;
 
        point(){
            cout<<"无参构造函数调用"<<endl; 
        }
 
        point(int a,int b){
            x=a;
            y=b;
            cout<<"有参构造函数调用"<<endl;
        }
 
        point(const point &p){
            x=p.x;
            y=p.y;
            cout<<"拷贝构造函数调用"<<endl;
        }
 
};
 
int main(){
 
    //括号法，常用
    point p1;  //调用无参构造函数
    point p2(1,2);  //调用有参构造函数
    point p3(p2);  //调用拷贝构造函数 
 
    //注意不可point p1()加括号，否则编译器会认为是函数声明而不是构造 
 
    point p4=point();  //调用无参构造函数
    point p5=point(3,4);  //调用有参构造函数
    point p6=point(p5);  //调用拷贝构造函数 
 
    point p7;  //调用无参构造函数
    point p8={5,6};  //调用有参构造函数
    point p9=p8;  //调用拷贝构造函数 
 
    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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
 
        int x,y;
 
        point(){
            cout<<"默认构造函数调用"<<endl;
        }
 
        point(int a,int b){
            x=a;
            y=b;
            cout<<"有参函数构造调用"<<endl;
        }
 
        point(const point &p){
            x=p.x;
            y=p.y;
            cout<<"拷贝构造函数调用"<<endl;
        }
};
 
//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(){
 
    point p1(1,2);
 
    point p2(p1);
 
}
 
//2. 值传递的方式给函数参数传值
void make(point &p){
    p.x=1;
    p.y=2;
}
 
void test02(){
    point p3;
    make(p3);
    cout<<p3.x<<" "<<p3.y;
}
 
//3. 以值方式返回局部对象
int show_x(point p){
    return p.x;
}
 
void test03(){
    point p4(2,3);
    cout<<show_x(p4);
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    test02();
 
    test03();
 
    return 0;
 
}

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数

1．默认构造函数(无参，函数体为空)

2．默认析构函数(无参，函数体为空)

3．默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，c++不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造
• 如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数

示例：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x,y;
 
        point(){
            cout<<"无参构造函数"<<endl;
        }
 
        point(int a,int b){
            x=a;
            y=b;
            cout<<"有参构造函数"<<endl;
        }
 
        point(const point &p){
            x=p.x;
            y=p.y;
            cout<<"拷贝构造函数"<<endl;
        }
 
        ~point(){
            cout<<"析构函数"<<endl;
        }
};
 
void test01(){
 
    point p1(1,2);
 
    //如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
    point p2(p1);
 
    printf("p2 = (%d,%d)\n",p2.x,p2.y);
 
}
 
void test02(){
    //如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
    point p3;  //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
 
    point p4(3,4);  //用户提供的有参
 
    point p5(p4);  //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
 
    //如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
    point p6;  //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
 
    point p7(5,6);  //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
    point p8(p7);  //用户自己提供拷贝构造
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    test02();
 
    return 0;
 
}

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

• 浅拷贝：简单的赋值拷贝操作
• 深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

示例：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x,y;
        int *z;
 
        point(int a,int b,int h){
            x=a;
            y=b;
            z=new int(h);
        }
 
        //用户未提供拷贝构造函数，执行浅拷贝
 
        ~point(){
            if(z!=NULL){
                delete z;
                z=NULL;
            }
        }
 
};
 
void test01(){
 
    point p1(1,2,3);
 
    point p2(p1);  //用户未提供拷贝构造函数，执行浅拷贝
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    return 0;
}
 
/*程序会崩掉，原因是在用户没有提供拷贝构造函数的前提下，
调用拷贝构造函数是编译器提供的默认拷贝构造函数，对h的地址进行拷贝，实现的是浅拷贝
在执行析构函数时，会造成h的内存重复释放的非法操作
 

解决方案

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x,y;
        int *z;
 
        point(int a,int b,int h){
            x=a;
            y=b;
            z=new int(h);
        }
 
        point(const point &p){
            x=p.x;
            y=p.y;
//          z=p.z;  //浅拷贝执行的操作 
            z=new int(*p.z);  //深拷贝执行的操作
        } 
 
        ~point(){
            if(z!=NULL){
                delete z;
                z=NULL;
            }
        }
 
};
 
void test01(){
 
    point p1(1,2,3);
 
    point p2(p1);  //用户提供了拷贝函数，执行深拷贝
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    return 0;
}

总结：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x,y,z;
 
        //传统方式初始化
//      point(int a,int b,int h){
//          x=a;
//          y=b;
//          z=h;
//      }
 
        //初始化列表方式初始化
        point(int a,int b,int h):x(a),y(b),z(h) {}
 
};
 
void test01(){
 
    point p1(1,2,3);
 
    cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<" "<<p1.z<<endl;  
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    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：

复制
class A{
 
}
 
class B{
    A a；
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序

示例：

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class A{
    public:
 
    A(){
        cout<<"A的构造函数调用"<<endl;
    }
 
    ~A(){
        cout<<"A的析构函数调用"<<endl;
    }
};
 
class B{
    public:
        A a;
 
        B(){
            cout<<"B的构造函数调用"<<endl;
        }
 
        ~B(){
            cout<<"B的析构函数调用"<<endl;
        }
};
 
int main(){
 
    B b2;
 
    return 0;
}

4.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

• 静态成员变量
• 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

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        static int x;
 
    private:
        static int y;  //静态成员变量也是有访问权限的
};
 
int point::x=10;
 
int point::y=20;
 
int main(){
 
    point p1;
 
    p1.x=20;  
 
    cout<<p1.x<<endl;  //1、通过对象访问 
 
    point p2;
 
    cout<<p2.x<<endl;  //共享同一份数据
 
    cout<<point::x<<endl;  //2、通过类名访问 
 
    //cout<<p2.y<<enl;  //私有权限访问不到
 
    return 0;
 
}

示例2：静态成员函数

复制
//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
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        static int x;
        int y;
 
        static void show_pub(){
            cout<<x<<endl;
            //cout<<y<<endl;  //错误，不可以访问非静态成员变量
        }
 
    private:
        static int z;
 
        //静态成员函数也是有访问权限的
        static void show_pri(){
            cout<<z<<endl;
        }
};
 
int point::x=10;
int point::z=30;
 
int main(){
 
    point p1;
 
    p1.y=20;
 
    //1、通过对象
    p1.show_pub();
 
    //2、通过类名
    point::show_pub();
 
    //p1.show_pri();  //私有权限访问不到
 
    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

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point1{
 
    int x;  //非静态成员变量占对象空间
 
};
 
class point2{
 
    int x;  //非静态成员变量占对象空间
 
    static int y;  //静态成员变量不占对象空间
 
    void fx(){  //函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
 
    }
 
    static void fy(){  //静态成员函数也不占对象空间
 
    }
};
 
int main(){
 
    cout<<sizeof(point1)<<endl;
 
    cout<<sizeof(point2)<<endl;
 
}

注意： C++编译器会给空对象分配一个字节，用于区分其存储空间

4.3.2 this指针概念

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

概念

• 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

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

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
 
    public:
 
        int x,y;
 
        //1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
        point(int x,int y){
            this->x=x;
            this->y=y;
        }
 
        point& add(point p){
            this->x+=p.x;
            this->y+=p.y;
            //返回对象本身
            return *this;
        }
 
};
 
void test01(){
 
    point p1(1,2);
 
    cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl;
 
}
 
void test02(){
 
    point p2(1,1);
 
    point p3(0,0);
 
    p3.add(p2).add(p2).add(p2);
 
    cout<<p2.x<<" "<<p2.y<<endl; 
 
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    test02();
 
    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

示例：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x,y;
 
        point(int a,int b):x(a),y(b) {}
 
        void show_1(){
            cout<<"YES"<<endl;
        }
 
        void show_2(){
 
            cout<<x<<" "<<y<<endl;  //默认使用了this指针 
//          cout<<this->x<<this->y<<endl;  //与上一行等价 
 
        }
};
 
int main(){
 
    point *p1=NULL;
 
    p1->show_1();   //空指针，可以调用成员函数
 
    p1->show_2();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
 
    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：

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
    public:
        int x;
        mutable int y;  //可修改 可变的
 
        point(){
            x=10;
            y=10;
        }
 
        //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 show_1() 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->y=20;
            cout<<x<<" "<<y<<endl;
        }
 
        void show_2(){
            cout<<x<<" "<<y<<endl;
        }
 
//      void show_no() const{
//          this->x=20;
//      }
};
 
int main(){
 
    point p1;
 
    p1.show_1();  //非常对象可以调用const函数 
 
    const point p2;   //常量对象  
 
//  p2.x=20;  //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
    p2.y=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
    p2.show_1();
 
//  p2.show_2();  //常对象只能调用const函数
 
    return 0;
 
}

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

4.4.1 全局函数做友元

示例

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
 
    friend void visit(point &p);  //声明友元函数 
 
    public:
        int x;
 
        point(){
            x=10;
            y=10;
        }
 
    private:
        int y;
 
};
 
void visit(point &p){
    cout<<p.x<<endl<<p.y<<endl;
}
 
int main(){
 
    point p1;
 
    visit(p1);
 
}

4.4.2 类做友元

示例

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point{
 
    friend class show; //声明友元类
 
    public:
        int x;
 
        point(){
            x=10;
            y=10;
        }
 
    private:
        int y;
 
};
 
class show{
 
    public:
 
        point p1;
 
        void visit(){
            cout<<p1.x<<" "<<p1.y<<endl;  //可以访问类point里的私有y
        }
 
};
 
int main(){
 
    show s1;
 
    s1.visit();
 
    return 0;
 
}

4.4.3 成员函数做友元

示例

复制
#include <stdio.h> 
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
class point;
class show
{
    public:
        show();
        void visit(); //让visit函数作为point的好朋友，可以发访问point中私有内容
 
    private:
        point *p;
};
 
class point
{
    //告诉编译器  show类中的visit成员函数 是point好朋友，可以访问私有内容
    friend void show::visit();
 
    public:
        point();
 
    public:
        int x;
    private:
        int y;
};
 
point::point()
{
    this->x=10;
    this->y=10;
}
 
show::show()
{
    p = new point;
}
 
void show::visit()
{
    cout << "好基友正在访问" << p->x << endl;
    cout << "好基友正在访问" << p->y << endl;
}
 
void test01()
{
    show s;
    s.visit();
}
 
int main(){
 
    test01();
 
    return 0;
}