c++面向对象学习笔记/总结（1）

简单概念

对象表现的特征是：属性（数据），行为（处理）
类：相同属性和行为对象的抽象。

**面向对象的特征：**抽象，封装，继承，多态

面向对象的关键要素：对象；属性；方法；消息/服务。

类的定义

// 例：时钟类的定义（和结构类似，最好起个名）
class Clock
{
public: 　　　　　　// 外部接口，公有成员函数，外面能调用的部分void SetTime(int NewH = 0, int NewM = 0, int NewS = 0);void ShowTime();
private:　　　　　   // 私有数据成员，只能类里自用int Hour,Minute,Second;
};
//补充：protect，保护型，在私有和公有之间，可被派生(继承)类使用
//public 和 private没有先后顺序，甚至可以穿插

对象

Clock a1;   //创建对象
a1.Showtime();    //调用

struct 和 class 的区别之一：前者继承时默认为 public，后者默认为 private（但 private 继承其实用的真不多）

三种继承方式：均无法继承 private 成员，其他成员在子类中转为相应权限，但权限不能放大，protected 无法升格为 public

成员函数可以在外部定义（要先声明）

void Clock::SetTime(int newH = 0,int newM = 0,int newS = 0){    Hour = newH;Minute = newM;Second = news;
}
//返回值 类名::函数名(参数表，可带默认值){函数体}

内联函数：好处是快

原理：普通函数调用，经分配内存，传递参数，处理返回值，回收内存，返回原地址等操作，都要时间。内联函数可理解为智能地将函数解包整合到此处，无需另辟空间。多敲个单词，对人和机器都好

因此只适用层次较浅的简单函数。

理论上多数函数能内联，使用 inline 会自动检查，复杂函数若无法内联，则忽略该关键字

平时上课不用，是因为程序太简单，没必要，不要被迷惑

//示例
inline void Test::output(){cout << “正确的" << endl;
}

知识充电站：String 对象

string 里封装了具体字符串的地址和其他信息。相比 char[] 没有越界问题，头文件 <string>

可以定义 string 数组，实现了 cin / cout，赋值不用考虑越界，支持一些字符串的运算，如比较（字典序）。可以正常使用下标定位字符。此外还有一堆便利函数

但要想成为砖家，还是得深入底层熟练使用指针

构造函数（基础）

定义为类同名的成员函数，用于对象初始化。无返回值，可传参可重载

若未定义，编译时生成一个空的构造函数

**个人注解：**为类所特有，使用类名创建对象的同时，执行构造函数，一般只调用一次

//宣总的示例，构造函数重载
class Test{
private:
public:Test();      //1号Test(int n);    //2号Test(string str);   //3号
};
int main(void){string s1 = "wang", s2 = "zhang";Test x;       //生成一个名 x 的对象，执行1号Test y(15);   //生成对象，执行2号Test array1[2] = {s1,s2};   //生成两个对象，执行2次3号
}

知识充电站：重载函数

表面上重名，但底层视为两个不同函数
参数不能出现矛盾 / 歧义

① 调用时传入的参数类型，没有符合的函数，按照类型转换的道理，找到参数个数相同的函数进行调用，如果符合的函数不唯一，出现歧义

② 函数在声明时，已赋默认值的参数可以被省略，也会出现参数个数的歧义（特别是无参数）

这点在 python 中得到避免
函数中多个有意义的参数，调用时可从右往左省略

拷贝构造函数

属于重载构造函数，参数是该类对象引用。一般用于复制对象，主要是过于常用（摘自宣总 ppt）

//已知类 A 有 private 数据 n
A::A(A& a);
{n = a.n;
}

初值列——构造函数特有用法

class Point {public:Point (double a = 0, double b = 0):re (r), im (i)     //这一行叫初值列{ }   private:double x, y;
}

初值列实际是调用成员构造函数，顺便支持了基本变量的赋值

一般初始化分创建和赋值两步；而初值列一步到位

Singleton——单例模式

直接在外部创建对象，构造函数为 public

一些特殊的类，为了防止外部干涉，构造函数需要 private ，配以特有的实例化方式 ↓

class A {public:static A& getInstance();    //静态函数访问静态对象，返回 private 对象的引用setup() { ... }private:A();A(const A& rhs);...};
A& A::getInstance(){static A a;return a;}A::getInstance().setup();     //使用函数返回的对象，static 意味着该类只有唯一的对象 a

常量成员函数（限非静态函数）

参数和函数体间加 const ，使函数不能修改成员变量，属于保险

通俗讲就是只读标签，凡调用此函数，皆不能修改数据。（在只读条件下，则一律要加保险）

**注意：**对象或成员为 const 时，函数必须为 const 。只读函数未标 const ，仍然会编译错误

例： int a() {return a;} 在 {const A p1(1, 2); cout << p1.a();} 下报错

参数传递

大型数据可传引用，节省开销。（c++ 的引用与指针，在底层相似）

区别大概是——指针是传送门，是看得见摸得着的变量。而引用是绑定，和八云紫老太的隙间一样，看得见摸不着。仅为个人理解

听到了隙间电车创来的声音——

引用定义时必须赋变量初始化，不可改变指向，可用作变量别名，也可作参数

引用类型—— 变量类型 & ，如 int &

指针是变量，能被引用；引用不是变量，但能初始化另一个引用，共同指向一个变量

可以在函数内令引用指向一个未定义的外部变量，只要调用前定义了就行（bug？）

引用可以直接修改外界数据，既方便，又有潜在风险。

因此，在参数前加 const ，即不能通过此引用修改（但仍可通过其他途径修改）

补充：const 引用能用 const 或非 const 的变量/引用初始化，而非 const 不能用 const 初始化

指针和引用

传参时，引用更直观简洁
指针能改变指向干坏事，再借形参之便，在外隐藏行踪，是潜在危险分子；而引用源头杜绝问题
使用指针的指针 / 指针的引用，将指针本身变成被修改的外部数据

指针的引用一般这样写： int * & a 。 int* 是变量，所以表示对 int* 的引用

另外，引用调用成员直接用 “.” 而非 “->”

返回值传递

在合理情况下，函数返回值也建议使用引用承接

//举个例子：标准库中定义的复数类，重载 += 运算
inline complex& __doapl(complex* ths, const complex& r) {ths->re += r.re;ths->im += r.im;return *ths;
}       //重载标准库的__doapl函数，将后者加到前者中，返回传入的指针inline complex& complex::operator += (const complex& r) {return __doapl(this, r);
}
//在类中重载+=。this代表当前对象的指针，是隐藏参数。不能参与声明，只能被调用。返回值为complex对象，适用于连加式
//__doapl()不仅可用于连加，还可以放进其他函数，降低了内外层耦合性，体现了标准库设计的泛用性和可移植性

简单数值可以返回临时值，比如 + 运算

需要引用时，要考虑返回的引用是否有效

函数注定是局部空间，外界数据可全身而退。但内部创造的内容，引用将随函数消亡而失效

类比拷游戏只拷个快捷方式的屑，顺着引用来找的时候，却已物是人非

学个c++却隐约嗅到刀子的气息

友元friend

背景：类是封装的，其中 private 一般不给外人看，相对的就是朋友

在类 A 中声明一个前面加了 friend 的函数 / 类。此后 A 可无视权限调用此函数 / 类（和类的成员）

友元类型

可以是一般路过外界函数（函数声明前加 friend ）
可以是类的成员函数（ friend 类名::函数 ）。必须先定义该类，再声明友元函数
可以是类（ friend class 类名 ）。友元类可以先声明，再定义。该类的成员也能被访问

（让我访问！！！）

补充

和友元相似的，同类的所有对象，彼此都能直接引用，访问对方的成员（家是永远的精神港湾）
友元不必是相互的，经常有单向的 friend 声明（舔狗行为）

操作符重载

成员函数

//标准库中的 +=
inline complex& complex::operator += (const complex& r) {return __doapl(this, r);
}     //返回引用，是为了支持连加，运行效率很高

非成员函数

//标准库中复数的 +
inline complex operator + (const complex& x, const complex& y) {return complex (real (x) + real (y), imag (x) + imag (y));//实部和虚部
}
//这个临时的complex就是个不能返引用的例子
c2 = c1 + c2; //+ 和 += 逻辑的不同在底层体现

临时对象

就地构造的对象，有效范围仅限本行，常用于中转

举个（不太严谨的）栗子

c++ 特有语法—— int(a) 可将 a 转换为 int 型参与计算

形式上像是 int 类的构造函数，但 c++ 没有完全面向对象，保留了基本类型，但增加了那种函数

但从面向对象角度， int(a) 是临时 “对象”

//+ 的重载，表示正号
inline complex operator + (const complex& x){return x;
}
cout << +c1;

有人就要问了：为什么不返回引用呢？
标准库只是一套代码示范，不是金科玉律，在简单代码上争辩，也不是明智之举

操作符重载的延伸

操作符的区别是，函数前面有个 operator ，但有 operator 的不一定是操作符

//流的重载
#include <iostream.h>
ostream& operator << (ostream& os, const complex& x)
{return os << '(' << real (x) << ',' << imag (x) << ')';
}   //返回ostream &，适用于连续的 << 输出

<< 一般不重载为成员，因为标准库中， cout 是 ostream 类对象，<< 是 ostream 的成员函数，所以一般用 cout << ，表示 cout 为调用者，被输出的内容写在后面

若重载为成员函数，被输出的类为调用者，写在 << 前面，流都倒了还怎么输出，输入同理

因为 << 在左移输出时，不断更新 cout 的状态，所以该方法不加 const

以上是个人理解，欢迎纠正

实例分析

探究 <string> 中的 String 类背后的原理

class String {public:String(const char* cstr = 0); //构造函数String(const String& str); //拷贝构造函数String& operator=(const String& str); //操作符重载，给予“赋值”功能~String(); //析构函数char* get_c_str() const { return m_data; }  //(内联的)功能函数private:char* m_data; //字符串首地址作为成员变量
};

inline String::String(const char* cstr = 0) {if(cstr){      //PS：const char*是字符串常量指针，不能改字符串//若char* const则是指针常量，不能动指针m_data = new char[strlen(cstr)+1];strcpy(m_data, cstr);}else{    //无字符串输入m_data = new char[1];*m_data = '\0';   //空字符串为'\0'}
} //以上仅为一种初始化方式
String s1("hello");

//析构函数在消亡时用于清理，如
inline String::~String() {delete [] m_data;   //分配的内存需要手动free
}

知识充电站：c++ 动态内存分配之 new 和 delete

String *p = new String();
delete p;   //delete 时调用析构函数

对于单个数据，使用new和delete

对多个数据，则用 new type [n] 和delete [ ]。

**注：**delete对于基本数据类型的数组，不需要加 [ ]也可以一次性删除

——但自定义数据类型，特别是内部有指针内存分配的结构，要加 [ ] 指明。，否则 delete 的流程是：检测到第一个指针，释放第一个指针，同时删除所有指针，导致后续指针内存泄漏。

总之都加上

String 的拷贝构造和赋值重载

拷贝构造：实现复制

赋值重载：如果不重载，默认赋的是指针，称为浅拷贝；

重载后，先清理内存，再分配内存，实现深拷贝。因为清理了内存，还能防止原先指向的内存泄漏

//String的拷贝构造
inline String::String(const String& str) {m_data = new char[strlen(str.m_data) + 1];  //先拷内存strcpy(m_data, str.m_data);   //再拷字符串
} //只用于初始化
String s2(s1);

运算符重载

inline String& String::operator=(const String& str) {if (this == &str)return *this;   //检测自赋值情况，防止字符串被清空delete[] m_data;    //打扫门户m_data = new char[ strlen(str.m_data) + 1 ];  //重开内存strcpy(m_data, str.m_data);   //存放数据return *this;
}

输出字符串

ostream& operator<<(ostream& os, const String& str) {os << str.get_c_str();  //重载 << 获取字符串的本体return os;
}
cout << s1;