2022-08-01# 面向对象编程

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。

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;
    }
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;
    }
    friend void printName(Student *student);
private:
    int j;
    char *name;
protected:
    int k;
};

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("Lance");
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;
}

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

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

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。

[图片上传失败...(image-81de04-1659361849037)]

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();

//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();

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

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(){}
};

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 <int> 或 vector <string> 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