C++详解

文章目录

C++详解
- [1 内存分区模型](#1 内存分区模型)
- - [1.1 程序运行前](#1.1 程序运行前)
  - [1.2 程序运行后](#1.2 程序运行后)
  - [1.3 new操作符](#1.3 new操作符)
- [2 引用](#2 引用)
- - [2.1 引用的基本使用](#2.1 引用的基本使用)
  - [2.2 引用注意事项](#2.2 引用注意事项)
  - [2.3 引用做函数参数](#2.3 引用做函数参数)
  - [2.4 引用做函数返回值](#2.4 引用做函数返回值)
  - [2.5 引用的本质](#2.5 引用的本质)
  - [2.6 常量引用](#2.6 常量引用)
- [3 函数提高](#3 函数提高)
- - [3.1 函数默认参数](#3.1 函数默认参数)
  - [3.2 函数占位参数](#3.2 函数占位参数)
  - [3.3 函数重载](#3.3 函数重载)
  - - [3.3.1 函数重载概述](#3.3.1 函数重载概述)
    - [3.3.2 函数重载注意事项](#3.3.2 函数重载注意事项)
- [4 类和对象](#4 类和对象)
- - [4.1 封装](#4.1 封装)
  - - [4.1.1 封装的意义](#4.1.1 封装的意义)
    - [4.1.2 struct和class区别](#4.1.2 struct和class区别)
    - [4.1.3 成员属性设置为私有](#4.1.3 成员属性设置为私有)
  - [4.2 对象的初始化和清理](#4.2 对象的初始化和清理)
  - - [4.2.1 构造函数和析构函数](#4.2.1 构造函数和析构函数)
    - [4.2.2 构造函数的分类及调用](#4.2.2 构造函数的分类及调用)
    - [4.2.3 拷贝构造函数调用时机](#4.2.3 拷贝构造函数调用时机)
    - [4.2.4 构造函数调用规则](#4.2.4 构造函数调用规则)
    - [4.2.5 深拷贝与浅拷贝](#4.2.5 深拷贝与浅拷贝)
    - [4.2.6 初始化列表](#4.2.6 初始化列表)
    - [4.2.7 类对象作为类成员](#4.2.7 类对象作为类成员)
    - [4.2.8 静态成员](#4.2.8 静态成员)
  - [4.3 C++对象模型和this指针](#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](#4.3.1 成员变量和成员函数分开存储)
    - [4.3.2 this指针概念](#4.3.2 this指针概念)
    - [4.3.3 空指针访问成员函数](#4.3.3 空指针访问成员函数)
    - [4.3.4 const修饰成员函数](#4.3.4 const修饰成员函数)
    - [4.3.5 GradeBook类](#4.3.5 GradeBook类)
  - [4.4 友元](#4.4 友元)
  - - [4.4.1 全局函数做友元](#4.4.1 全局函数做友元)
    - [4.4.2 类做友元](#4.4.2 类做友元)
    - [4.4.3 成员函数做友元](#4.4.3 成员函数做友元)
    - [4.4.4 Date类作为person类的友元](#4.4.4 Date类作为person类的友元)
  - [4.5 运算符重载](#4.5 运算符重载)
  - - [4.5.1 加号运算符重载](#4.5.1 加号运算符重载)
    - [4.5.2 左移运算符重载](#4.5.2 左移运算符重载)
    - [4.5.3 递增运算符重载](#4.5.3 递增运算符重载)
    - [4.5.4 赋值运算符重载](#4.5.4 赋值运算符重载)
    - [4.5.5 关系运算符重载](#4.5.5 关系运算符重载)
    - [4.5.6 函数调用运算符重载](#4.5.6 函数调用运算符重载)
    - [4.5.7 重载+, - ,*, /, >>,<<运算符](#4.5.7 重载+, - ,*, /, >>,<<运算符)
  - [4.6 继承](#4.6 继承)
  - - [4.6.1 继承的基本语法](#4.6.1 继承的基本语法)
    - [4.6.2 继承方式](#4.6.2 继承方式)
    - [4.6.3 继承中的对象模型](#4.6.3 继承中的对象模型)
    - [4.6.4 继承中构造和析构顺序](#4.6.4 继承中构造和析构顺序)
    - [4.6.5 继承同名成员处理方式](#4.6.5 继承同名成员处理方式)
    - [4.6.6 继承同名静态成员处理方式](#4.6.6 继承同名静态成员处理方式)
    - [4.6.7 多继承语法](#4.6.7 多继承语法)
    - [4.6.8 菱形继承](#4.6.8 菱形继承)
  - [4.7 多态](#4.7 多态)
  - - [4.7.1 多态的基本介绍](#4.7.1 多态的基本介绍)
    - [4.7.2 纯虚函数和抽象类](#4.7.2 纯虚函数和抽象类)
    - [4.7.3 虚析构和纯虚析构](#4.7.3 虚析构和纯虚析构)
    - [4.7.4 多态案例一-计算器类](#4.7.4 多态案例一-计算器类)
    - [4.7.5 多态案例二-制作饮品](#4.7.5 多态案例二-制作饮品)
    - [4.7.6 多态案例三-电脑组装](#4.7.6 多态案例三-电脑组装)
    - [4.7.7 继承与多态案例](#4.7.7 继承与多态案例)
- [5 文件操作](#5 文件操作)
- - 5.1文本文件
  - - 5.1.1写文件
    - 5.1.2读文件
  - [5.2 二进制文件](#5.2 二进制文件)
  - - [5.2.1 写文件](#5.2.1 写文件)
    - [5.2.2 读文件](#5.2.2 读文件)

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。

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。

例1.1.1

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <cstdint> // 为了使用 uintptr_t

using namespace std;

// 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： " << (void*)&a << endl;
    cout << "局部变量b地址为： " << (void*)&b << endl;

    cout << "全局变量g_a地址为： " << (void*)&g_a << endl;
    cout << "全局变量g_b地址为： " << (void*)&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： " << (void*)&s_a << endl;
    cout << "静态变量s_b地址为： " << (void*)&s_b << endl;

    cout << "字符串常量\"hello world\"地址为： " << (void*)"hello world" << endl;
    cout << "字符串常量\"hello world1\"地址为： " << (void*)"hello world1" << endl;

    cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (void*)&c_g_a << endl;
    cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (void*)&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： " << (void*)&c_l_a << endl;
    cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (void*)&c_l_b << endl;

    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

局部变量a地址为： 0x61fe1c
局部变量b地址为： 0x61fe18
全局变量g_a地址为： 0x403010
全局变量g_b地址为： 0x403014
静态变量s_a地址为： 0x403018
静态变量s_b地址为： 0x40301c
字符串常量"hello world"地址为： 0x4040a9
字符串常量"hello world1"地址为： 0x4040da
全局常量c_g_a地址为： 0x404004
全局常量c_g_b地址为： 0x404008
局部常量c_l_a地址为： 0x61fe14
局部常量c_l_b地址为： 0x61fe10

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

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

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。

例1.2.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

int main()
{

	int *p = func();

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

10
10

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.010 s
Press any key to continue.

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。

例1.2.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

int main()
{

	int *p = func();

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

10
10

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.043 s
Press any key to continue.

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。

例1.3.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

10
10

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.010 s
Press any key to continue.

例1.3.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

100
101
102
103
104
105
106
107
108
109

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

2 引用

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

例2.1.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

a = 10
b = 10
a = 100
b = 100

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

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。

例2.2.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

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;
}

结果如下：

C++ 复制代码

a = 20
b = 20
c = 20

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.026 s
Press any key to continue.

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。

例2.3.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

a:10 b:20
a:20 b:10
a:10 b:20

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.039 s
Press any key to continue.

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。

例2.4.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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; // 静态变量，存放在全局区，全局区上的数据在程序结束后系统释放
	return a;
}

int main()
{
	//不能返回局部变量的引用
	//int& ref1 = test01();
	//cout << "ref1 = " << ref1 << endl; // 程序崩溃

	//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; // 如果函数的返回值是引用，这个函数调用可以作为左值。

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

ref2 = 20
ref2 = 20
ref2 = 1000
ref2 = 1000

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.038 s
Press any key to continue.

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。

例2.5.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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;
}

结果如下：

C++ 复制代码

a:20
ref:20

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.034 s
Press any key to continue.

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。

例2.6.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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);

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

10
10

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.010 s
Press any key to continue.

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）{}

例3.1.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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
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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

ret = 50
ret = 120

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

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){}

例3.2.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

this is func

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.009 s
Press any key to continue.

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。

例3.3.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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);

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

func 的调用！
func (int a) 的调用！
func (double a)的调用！
func (int a ,double b) 的调用！
func (double a ,int b)的调用！

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.037 s
Press any key to continue.

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。

例3.3.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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

	return 0;
}

结果如下：

c++ 复制代码

func (int &a) 调用
func (const int &a) 调用

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.006 s
Press any key to continue.

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

语法： class 类名{ 访问权限：属性 / 行为 };

封装的意义：

在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物。
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

例4.1.1.1 设计一个圆类，求圆的周长。

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

圆的周长为： 62.8

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.008 s
Press any key to continue.

例4.1.1.2 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。

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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 << '\n' << "ID:" << m_id << endl;
	}
public:
	string m_name;
	int m_id;
};

int main()
{
	Student stu;
	stu.setName("小杜");
	stu.setID(10086);
	stu.showStudent();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

name:小杜
ID:10086

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.009 s
Press any key to continue.

例4.1.1.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

// 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
{
public:
	string m_Name; // 姓名  公共权限
    void func()
	{
		m_Name = "张三";
		m_Car = "拖拉机";
		m_Password = 123456;
	}

protected:
	string m_Car; // 汽车  保护权限

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

};

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.010 s
Press any key to continue.

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。

例4.1.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.010 s
Press any key to continue.

4.1.3 成员属性设置为私有

优点：

将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限。
对于写权限，我们可以检测数据的有效性。

例4.1.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

姓名： 张三
年龄： 50

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

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。

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。

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

例4.2.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Person的构造函数调用
Person的析构函数调用

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.012 s
Press any key to continue.

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

例4.2.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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

	//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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

无参构造函数!
析构函数!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.015 s
Press any key to continue.

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。

例4.2.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

无参构造函数!
0x61fddc
0x61fddc
析构函数!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.014 s
Press any key to continue.

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++不在提供默认无参构造，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。

例4.2.4

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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;
};

void test01()
{
	Person p1(18);
	//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
	Person p2(p1);

	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
}

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
	Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
	Person p2(10); //用户提供的有参
	Person p3(p2); //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
	Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
	Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
	Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

结果如下：

c++ 复制代码

有参构造函数!
拷贝构造函数!
p2的年龄为：18
析构函数!
析构函数!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.038 s
Press any key to continue.

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。

例4.2.5

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

有参构造函数!
拷贝构造函数!
p1的年龄：18 身高：180
p2的年龄：18 身高：180
析构函数!
析构函数!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.031 s
Press any key to continue.

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）... {}

例4.2.6

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

mA:1
mB:2
mC:3

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.036 s
Press any key to continue.

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4.2.7.1

C++ 复制代码

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？

例4.2.7.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Phone构造
Person构造
张三 使用苹果X 牌手机!
Person析构
Phone析构

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.009 s
Press any key to continue.

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

例4.2.8.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

p1.m_A = 100
p1.m_A = 200
p2.m_A = 200
m_A = 200

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.009 s
Press any key to continue.

4.2.9 GradeBook 类

题目如下：

上机实验一，参考上课范例，完成 GradeBook 类（class）设计。将类定义（class definition）写在 GradeBook.h 中。将成员函数（member function）写在 GradeBook.cpp 中。编程一个主程序（main）创建两个 GradeBook 对象，测试类的所有成员函数。

GradeBook

c++ 复制代码

-courseName: string //at most 25 characters
-studentCount : int //number of student
-grade: double[] //double array to hold student grades
+setCourseName(name:string)
+setStudentCount(id : int)
+getCourseName():string
+getStudentCount():int
+print() //to display information of GradeBook object

程序接口示范

上机实验一

编程设计者王小明 221040700101

请输入课程名称：Object Oriented Programming

请输入学生人数： 120

利用 getCourseName 以及 getStudentCount 显示第一个对象的信息：

课程名称：Object Oriented Programming

学生人数： 120

请输入课程名称：Linear Algebra

请输入学生人数： 125

利用 print 显示第二个对象的信息：

课程名称：Linear Algebra

学生人数： 125

解答如下：

main.cpp

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Person.h"
using namespace std;

int main()
{
    Person myPerson;
    // Person myPerson("S.M.Wang", 070145, "莲花路200号");

    cout << "请输入姓名:" ;
    string name;
    cin >> name;

    cout << "请输入ID:" ;
    int id;
    cin >> id;

    cout << "请输入住址:" ;
    string address;
    cin >> address;

    myPerson.setName(name);
    myPerson.setID(id);
    myPerson.setAddress(address);

    myPerson.print();
    return 0;
}

Person.h

c++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

class Person
{
public:
    Person();
    Person(string name, int id, string address);
    ~Person();

    void setPerson(string name, int id, string address);
    void setName(string name);
    void setID(int id);
    void setAddress(string address);

    string getName();
    int getID();
    string getAddress();

    void print(); // outPutResult
private:
    string Name;
    int ID;
    string Address;
};

Person.cpp

c++ 复制代码

#include "Person.h"

using namespace std;

Person::Person()
{
    Name = "S.M.Wang";
    ID = 070145;
    Address = "莲花路200号";
}

Person::Person(string name, int id, string address)
{
    setPerson(name, id, address);
}

Person::~Person()
{
    cout << "object Destructor is called" << endl;
}


void Person::setPerson(string name, int id, string address)
{
    Name = name;
    ID = id;
    Address = address;
}


void Person::setName(string name)
{
    Name = name;
}

void Person::setID(int id)
{
    ID = id;
}

void Person::setAddress(string address)
{
    Address = address;
}

string Person::getName()
{
    return Name;
}

int Person::getID()
{
    return ID;
}

string Person::getAddress()
{
    return Address;
}

void Person::print()
{
    cout << "姓名:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "住址:" << getAddress() << endl;
}

结果如下：

c++ 复制代码

请输入姓名:王小明
请输入ID:22104070
请输入住址:莲花路200号
姓名:王小明
ID:22104070
住址:莲花路200号
object Destructor is called

Process returned 0 (0x0)   execution time : 15.911 s
Press any key to continue.

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。

例4.3.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

4

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.013 s
Press any key to continue.

4.3.2 this指针概念

c++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决区分对象调用自己的问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。

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。

例4.3.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

p1.age = 10
p2.age = 40

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.026 s
Press any key to continue.

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。

例4.3.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

我是Person类!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.003 s
Press any key to continue.

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。

例4.3.4

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

0

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.008 s
Press any key to continue.

4.3.5 GradeBook类

题目如下：

上机实验一，参考上课范例，完成 GradeBook 类（class）设计。

将类定义（class definition）写在 GradeBook.h 中。将成员函数（member function）写在 GradeBook.cpp 中。编程一个主程序（main）创建两个 GradeBook 对象，测试类的所有成员函数。

GradeBook

C++ 复制代码

-courseName: string //at most 25 characters
-studentCount : int //number of student
-grade: double[] //double array to hold student grades
+setCourseName(name:string)
+setStudentCount(id : int)
+getCourseName():string
+getStudentCount():int
+print() //to display information of GradeBook object

程序接口示范

编程设计者王小明 221040700101

请输入课程名称：Object Oriented Programming

请输入学生人数： 120

利用 getCourseName 以及 getStudentCount 显示第一个对象的信息：

课程名称：Object Oriented Programming

学生人数： 120

请输入课程名称：Linear Algebra

请输入学生人数： 125

利用 print 显示第二个对象的信息：

课程名称：Linear Algebra

学生人数： 125

解答如下：

main.cpp

C++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Person.h"
using namespace std;

int main()
{
    Person myPerson;
    // Person myPerson("S.M.Wang", 070145, "莲花路200号");

    cout << "请输入姓名:" ;
    string name;
    cin >> name;

    cout << "请输入ID:" ;
    int id;
    cin >> id;

    cout << "请输入住址:" ;
    string address;
    cin >> address;

    myPerson.setName(name);
    myPerson.setID(id);
    myPerson.setAddress(address);

    myPerson.print();
    return 0;
}

Person.h

C++ 复制代码

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
class Person
{
public:
    Person();
    Person(string name, int id, string address);
    ~Person();
 
    void setPerson(string name, int id, string address);
    void setName(string name);
    void setID(int id);
    void setAddress(string address);
 
    string getName();
    int getID();
    string getAddress();
 
    void print(); // outPutResult
private:
    string Name;
    int ID;
    string Address;
};

Person.cpp

C++ 复制代码

#include "Person.h"
 
using namespace std;
 
Person::Person()
{
    Name = "S.M.Wang";
    ID = 070145;
    Address = "莲花路200号";
}
 
Person::Person(string name, int id, string address)
{
    setPerson(name, id, address);
}
 
Person::~Person()
{
    cout << "object Destructor is called" << endl;
}
 
 
void Person::setPerson(string name, int id, string address)
{
    Name = name;
    ID = id;
    Address = address;
}
 
 
void Person::setName(string name)
{
    Name = name;
}
 
void Person::setID(int id)
{
    ID = id;
}
 
void Person::setAddress(string address)
{
    Address = address;
}
 
string Person::getName()
{
    return Name;
}
 
int Person::getID()
{
    return ID;
}
 
string Person::getAddress()
{
    return Address;
}
 
void Person::print()
{
    cout << "姓名:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "住址:" << getAddress() << endl;
}

结果如下：

C++ 复制代码

请输入姓名:S.M.Wang
请输入ID:070145
请输入住址:莲花路200号
姓名:S.M.Wang
ID:70145
住址:莲花路200号
object Destructor is called

Process returned 0 (0x0)   execution time : 27.263 s
Press any key to continue.

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

例4.4.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

好基友正在访问： 客厅
好基友正在访问： 卧室

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.032 s
Press any key to continue.

4.4.2 类做友元

例4.4.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

好基友正在访问客厅
好基友正在访问卧室

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.009 s
Press any key to continue.

4.4.3 成员函数做友元

例4.4.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

好基友正在访问客厅
好基友正在访问卧室

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.013 s
Press any key to continue.

4.4.4 Date类作为person类的友元

题目如下：

上机实验三，沿用上机实验二的Person类，设计一个Date类，并在Person中增加Date的对象Birthday（has a）。将类定义（class definition）写在 Person.h 及 Date.h 中。将成员函数（member function）写在 person.cpp 及 Date.cpp中。

编程一個主程式(main) 在主程序中建构两个 Person 对象，一个用全预设值，另一个给定所有的参数。测试所有的功能，打印（print（））对象的内容。

Date

c++ 复制代码

<<constructor>>+Date(y : int = 0, m : int = 0,d : int = 0)
<<destructor>>+~Date()
+setYear(y : int) : void
+setMonth(m : int) : void
+setDay(d : int) : void
+getYear() : int
+getMonth() : int
+getDay() : int
+print() : void
-Year : int
-Month : int
-Day : int

Person

c++ 复制代码

-Name : string
-ID : int
-Address : string
-Birthday: Date
<<constructor>> +Person(name : string = "", id : int =
0, address : string = "", Date = Date())
<<desctructor>> +~Person()
+setName(name : string)
+getName() : string
+setID(id : int)
+getID() : int
+setAddress(address : string)
+getAddress() : string
+setBirthday(d : Date)
+getBirthday() : Date
+print() : void

解答如下：

main.cpp

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Person.h"
using namespace std;

int main()
{
    Person myPerson;
    // Person myPerson("S.M.Wang", 070145, "莲花路200号");

    cout << "请输入姓名:" ;
    string name;
    cin >> name;

    cout << "请输入ID:" ;
    int id;
    cin >> id;

    cout << "请输入住址:" ;
    string address;
    cin >> address;

    Date myDate;

    cout << "请输入生日年:" ;
    int year;
    cin >> year;

    cout << "请输入生日月:" ;
    int month;
    cin >> month;

    cout << "请输入生日天:" ;
    int day;
    cin >> day;

    myPerson.setName(name);
    myPerson.setID(id);
    myPerson.setAddress(address);

    myDate.setYear(year);
    myDate.setMonth(month);
    myDate.setDay(day);

    myPerson.setBirthday(myDate); // 调用的形参为类

    myPerson.print();
    return 0;
}

Person.h

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Date.h"
using namespace std;

class Person
{
public:
    Person();
    Person(string name, int id, string address);
    ~Person();

    void setPerson(string name, int id, string address);
    void setName(string name);
    void setID(int id);
    void setAddress(string address);
    void setBirthday(Date d);

    string getName();
    int getID();
    string getAddress();
    Date getBirthday();

    void print(); // outPutResult
private:
    string Name;
    int ID;
    string Address;
    Date Birthday;
};

Date.h

c++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;


class Date
{
    friend class Person;
public:
    Date();
    Date(int y, int m, int d);
    ~Date();

    void setYear(int y);
    void setMonth(int m);
    void setDay(int d);

    int getYear();
    int getMonth();
    int getDay();

    void print();
private:
    int Year;
    int Month;
    int Day;

};

Person.cpp

c++ 复制代码

#include "Person.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Person::Person()
{
    Name = "S.M.Wang";
    ID = 070145;
    Address = "莲花路200号";
}

Person::Person(string name, int id, string address)
{
    setPerson(name, id, address);
}

Person::~Person()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}


void Person::setPerson(string name, int id, string address)
{
    Name = name;
    ID = id;
    Address = address;
}


void Person::setName(string name)
{
    Name = name;
}

void Person::setID(int id)
{
    ID = id;
}

void Person::setAddress(string address)
{
    Address = address;
}

string Person::getName()
{
    return Name;
}

int Person::getID()
{
    return ID;
}

string Person::getAddress()
{
    return Address;
}


void Person::setBirthday(Date d) // 调用的形参是类
{
    Birthday = d;
}

Date Person::getBirthday() // 返回的是类
{
    return Birthday;
}

void Person::print()
{
    cout << "Name:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "Address:" << getAddress() << endl;
    
    cout << "Birthday:" << getBirthday().getYear(); // getBirthday()返回的是类，再调用类中的子函数满足cout的返回值。
    cout << " " << getBirthday().getMonth();
    cout << " " << getBirthday().getDay() << endl;
}

Date.cpp

c++ 复制代码

#include "Date.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Date::Date()
{
    Year = 0;
    Month = 0;
    Day = 0;
}

Date::Date(int year, int month, int day)
{
    setYear(year);
    setMonth(month);
    setDay(day);
}

Date::~Date()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}


void Date::setYear(int year)
{
    Year = year;
}

void Date::setMonth(int month)
{
    Month = month;
}

void Date::setDay(int day)
{
    Day = day;
}

int Date::getYear()
{
    return Year;
}

int Date::getMonth()
{
    return Month;
}

int Date::getDay()
{
    return Day;
}

void Date::print()
{
    cout << "Year :" << getYear() << endl;
    cout << "Month :" << getMonth() << endl;
    cout << "Day :" << getDay() << endl;
}

结果如下：

c++ 复制代码

请输入姓名:S.M.Wang
请输入ID:070145
请输入住址:莲花路200号
请输入生日年:2000
请输入生日月:1
请输入生日天:1
Name:S.M.Wang
ID:70145
Address:莲花路200号
Birthday:2000 1 1

Process returned 0 (0x0)   execution time : 49.737 s
Press any key to continue.

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。

4.5.1 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。

例4.5.1

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

mA:30 mB:30
mA:40 mB:40

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.179 s
Press any key to continue.

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。
不要滥用运算符重载。

4.5.2 左移运算符重载

作用：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型。

例4.5.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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 << '\n' << "hello world" << endl; //链式编程
}

int main()
{
	test();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

a:10 b:20
hello world

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.007 s
Press any key to continue.

4.5.3 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。
前置递增返回引用，后置递增返回值。

例4.5.3

C++ 复制代码

#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;
	}

	//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;
}

int main()
{

	test01();
	test02();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

1
1
0
1

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.007 s
Press any key to continue.

4.5.4 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。

例4.5.4

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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;

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

p1的年龄为：18
p2的年龄为：18
p3的年龄为：18

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.109 s
Press any key to continue.

4.5.5 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。

例4.5.5

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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", 20);

	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();

	return 0;
}

例4.5.5

C++ 复制代码

a和b不相等

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.060 s
Press any key to continue.

4.5.6 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。

例4.5.6

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

hello world
ret = 20
MyAdd()(100,100) = 200

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.052 s
Press any key to continue.

4.5.7 重载+, - ,*, /, >>,<<运算符

题目如下:

上机实验四设计一个 Complex 类，并在 Complex 中重载+, - ,*, /, >>以及<<等运算符。

建构数个 Complex 物件，测试对象的所有成员函数(member functions)。

建构数个 Complex 物件的指针（pointer)，以指针测试物件的所有成员函数(member functions)。

Complex

c++ 复制代码

-Real : double
-Imaginary : double
<<constructor>> +Complex(real : double = 0.0,
imaginary : double = 0.0)
<<desctructor>> +~Complex()
+setReal(real : double)
+getReal() : double
+setImaginary(imaginary : double)
+getImaginary() : double
+operator+(c: Complex) : Complex &
+operator-(c: Complex) : Complex &
+operator*(c: Complex) : Complex &
+operator/(c: Complex) : Complex &
<<friend>>+operator>>(input : istream&, c :
&Complex) : istream&
<<friend>>+operator<<(output : ostream&, c :
Complex) : ostream&

解答如下：

main.cpp

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Complex.h"
using namespace std;

int main()
{
    Complex c1(3.0, 4.0);
    Complex c2(4.0, 5.0);
    Complex c3;
    Complex c4;
    Complex c5;
    Complex c6;

    c3 = c1 + c2;
    c4 = c1 - c2;
    c5 = c1 * c2;
    c6 = c1 / c2;

    cout << "c1 = " << c1 << endl;
    cout << "c2 = " << c2 << endl;
    cout << "c1 + c2 = " << c3 << endl;
    cout << "c1 - c2 = " << c4 << endl;
    cout << "c1 * c2 = " << c5 << endl;
    cout << "c1 / c2 = " << c6 << endl;

    Complex *ptr1;
    Complex *ptr2;
    Complex *ptr3;
    Complex *ptr4;
    Complex *ptr5;
    Complex *ptr6;

    ptr1 = new Complex(7.0, 8.0);
    ptr2 = new Complex(6.0, 5.0);
    ptr3 = new Complex();
    ptr4 = new Complex();
    ptr5 = new Complex();
    ptr6 = new Complex();

    *ptr3 = *ptr1 + *ptr2;
    *ptr4 = *ptr1 - *ptr2;
    *ptr5 = *ptr1 * *ptr2;
    *ptr6 = *ptr1 / *ptr2;

    cout << "*ptr1 = " << *ptr1 << endl;
    cout << "*ptr2 = " << *ptr2 << endl;
    cout << "*ptr1 + *ptr2 = " << *ptr3 << endl;
    cout << "*ptr1 - *ptr2 = " << *ptr4 << endl;
    cout << "*ptr1 * *ptr2 = " << *ptr5 << endl;
    cout << "*ptr1 / *ptr2 = " << *ptr6 << endl;

    delete ptr3;
    delete ptr4;
    delete ptr5;
    delete ptr6;

    return 0;
}

Complex.h

c++ 复制代码

#ifndef COMPLEX_H
#define COMPLEX_H

#include <iostream>

using namespace std;

class Complex
{
public:
    Complex();
    Complex(double real, double imaginary); // default constructor
    ~Complex();

    void setReal(double real);
    void setImaginary(double imaginary);

    double getReal();
    double getImaginary();

    Complex operator+(const Complex& c); // 重载
    Complex operator-(const Complex& c); //
    Complex operator*(const Complex& c); //
    Complex operator/(const Complex& c); //

    friend istream& operator>>(istream& input, Complex& a);
    friend ostream& operator<<(ostream& output, Complex& a);

    void print(); // in real + i imaginary
private:
    double Real;
    double Imaginary;
};
#endif // COMPLEX_H

Complex.cpp

c++ 复制代码

#include "Complex.h"

using namespace std;

Complex::Complex()
{
    Real = 0.0;
    Imaginary = 0.0;
}

Complex::Complex(double real, double imaginary)
{
    setReal(real);
    setImaginary(imaginary);
}

Complex::~Complex()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}

void Complex::setReal(double real)
{
    Real = real;
}

void Complex::setImaginary(double imaginary)
{
    Imaginary = imaginary;
}

double Complex::getReal()
{
    return Real;
}

double Complex::getImaginary()
{
    return Imaginary;
}

Complex Complex::operator+(const Complex& c)
{
    return Complex(getReal() + c.Real, getImaginary() + c.Imaginary);
}

Complex Complex::operator-(const Complex& c)
{
    return Complex(getReal() - c.Real, getImaginary() - c.Imaginary);
}

Complex Complex::operator*(const Complex& c)
{
    return Complex(getReal() * c.Real - getImaginary() * c.Imaginary, getReal() * c.Imaginary + getImaginary() * c.Real);
}

Complex Complex::operator/(const Complex& c)
{
    double denominator = c.Real * c.Real + c.Imaginary * c.Imaginary;
    double a = getReal() * c.Real + getImaginary() * c.Imaginary;
    double b = getImaginary() * c.Real - getReal() * c.Imaginary;
    return Complex(a / denominator, b / denominator);
}

// 重载输入运算符
istream& operator>>(istream& input, Complex& c)
{
    input >> c.Real >> c.Imaginary;
    return input;
}

// 重载输出运算符
ostream& operator<<(ostream& output, Complex& c)
{
    output << c.getReal() << "+" << c.getImaginary() << "i";
    return output;
}

void Complex::print()
{
    cout << "Real is " << getReal() << endl;
    cout << "Imaginary is " << getImaginary() << endl;
    cout << endl;
}

结果如下：

c++ 复制代码

c1 = 3+4i
c2 = 4+5i
c1 + c2 = 7+9i
c1 - c2 = -1+-1i
c1 * c2 = -8+31i
c1 / c2 = 0.780488+0.0243902i
*ptr1 = 7+8i
*ptr2 = 6+5i
*ptr1 + *ptr2 = 13+13i
*ptr1 - *ptr2 = 1+3i
*ptr1 * *ptr2 = 2+83i
*ptr1 / *ptr2 = 1.34426+0.213115i

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.070 s
Press any key to continue.

4.6 继承

继承是面向对象三大特性之一

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。

4.6.1 继承的基本语法

C++ 复制代码

class 子类 ： 继承方式 父类
{
    ...
}

继承的好处

1.可以减少重复的代码。

2.在父类中体现共性，在子类中体现特性。

例4.6.1.1 普通实现

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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）" << '\n' << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java, Python, C++, ...（公共分类列表）" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << '\n' << "Java学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

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）" << '\n' << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java, Python, C++, ...（公共分类列表）" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << '\n' << "C++学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

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）" << '\n' << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java, Python, C++, ...（公共分类列表）" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << '\n' << "Python学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

void test01()
{
    Java ja;
    ja.header();
    ja.left();
    ja.content();
    ja.footer();
}

void test02()
{
    Python py;
    py.header();
    py.left();
    py.content();
    py.footer();
}

void test03()
{
    CPP cpp;
    cpp.header();
    cpp.left();
    cpp.content();
    cpp.footer();
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    test03();
    return 0;
}

例4.6.1.2 继承实现

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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）" << '\n' << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java, Python, C++, ...（公共分类列表）" << endl;
    }
};

class Java : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << '\n' << "Java学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

class CPP : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << '\n' << "C++学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

class Python : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << '\n' << "Python学习资料" << '\n' << endl;
    }
};

void test01()
{
    Java ja;
    ja.header();
    ja.left();
    ja.content();
    ja.footer();
}

void test02()
{
    Python py;
    py.header();
    py.left();
    py.content();
    py.footer();
}

void test03()
{
    CPP cpp;
    cpp.header();
    cpp.left();
    cpp.content();
    cpp.footer();
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    test03();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

首页，公开课，登录，注册...（公共头部）
Java, Python, C++, ...（公共分类列表）

Java学习资料

帮助中心，交流合作，站内地图...（公共底部）

首页，公开课，登录，注册...（公共头部）
Java, Python, C++, ...（公共分类列表）

Python学习资料

帮助中心，交流合作，站内地图...（公共底部）

首页，公开课，登录，注册...（公共头部）
Java, Python, C++, ...（公共分类列表）

C++学习资料

帮助中心，交流合作，站内地图...（公共底部）


Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.201 s
Press any key to continue.

4.6.2 继承方式

公共继承

保护继承

私有继承

其都不能访问父类中 private 的信息。

例4.6.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

//公共继承
class Son1 :public Base
{
public:
    void func()
    {
        m_A = 10; // 父类中的公共权限成员 到子类中仍然是公共权限
        m_B = 10; // 父类中的保护权限成员 到子类中仍然是保护权限
        //m_C = 10; // 父类中的私有权限成员 子类访问不到
    }
};

void test01()
{
    Son1 s1;
    s1.m_A = 100;
    // s1.m_B = 100; // 到Son1中 m_B是保护权限 类外访问不到
}

//保护继承
class Son2 :protected Base
{
public:
    void func()
    {
        m_A = 10; // 父类中的公共权限成员 到子类中变为保护权限
        m_B = 10; // 父类中的保护权限成员 到子类中仍然是保护权限
        //m_C = 10; // 父类中的私有权限成员 子类访问不到
    }
};

void test02()
{
    Son2 s2;
    //s2.m_A = 100; // 在Son2中 m_A变为保护权限，因此访问不到。
}

//私有继承
class Son3 :private Base
{
public:
    void func()
    {
        m_A = 10; // 父类中的公共权限成员 到子类中变为私有权限
        m_B = 10; // 父类中的保护权限成员 到子类中变为私有权限
        //m_C = 10; // 父类中的私有权限成员 子类访问不到
    }
};

void test03()
{
    Son3 s3;
    //s3.m_A = 100; // 在Son3中 m_A变为私有权限，因此访问不到。
}

int main()
{
    test01();
    test02();
    test03();
    return 0;
}

4.6.3 继承中的对象模型

父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到。

例4.6.3

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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;
}

int main()
{

	test01();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

sizeof Son = 16

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.092 s
Press any key to continue.

4.6.4 继承中构造和析构顺序

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。

例4.6.4

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Base构造函数!
Son构造函数!
Son析构函数!
Base析构函数!

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.084 s
Press any key to continue.

4.6.5 继承同名成员处理方式

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。

例4.6.5.1 如果子类和父类成员同名，直接调用会调用到子类的数据。

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//继承中同名成员处理
class Base
{
public:
    Base()
    {
        m_A = 100;
    }
    int m_A;
};

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

void test01()
{
    Son s;
    cout << "m_A = " << s.m_A << endl;
}

int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

m_A = 200

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.061 s
Press any key to continue.

例4.6.5.2 如果子类和父类成员同名，前面加作用域( :: )调用会调用到父类的数据。

c++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

//继承中同名成员处理
class Base
{
public:
    Base()
    {
        m_A = 100;
    }
    int m_A;
};

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

int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Son 下的 m_A = 200
Base 下的 m_A = 100

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.081 s
Press any key to continue.

4.6.6 继承同名静态成员处理方式

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。

例4.6.6

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

通过对象访问：
Son - static void func()
Base - static void func()
通过类名访问：
Son - static void func()
Base - static void func()
Base - static void func(int a)

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.109 s
Press any key to continue.

4.6.7 多继承语法

C++允许一个类继承多个类。

语法如下：

C++ 复制代码

class 子类 ： 继承方式 父类1， 继承方式 父类2， ...
{
    ...
}

例4.6.7

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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

class Base2
{
public:
    Base2()
    {
        m_B = 200;
    }
    int m_B;
};

// 子类 继承Base1和Base2
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
    Son()
    {
        m_C = 300;
        m_D = 400;
    }
    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_B << endl;
}

int main()
{

	test01();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

sizeof Son = 16
100
200

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.039 s
Press any key to continue.

4.6.8 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。

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。

解决方法：

虚继承

例4.6.8

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

st.Sheep::m_Age = 200
st.Tuo::m_Age = 200
st.m_Age = 200

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.129 s
Press any key to continue.

4.7 多态

4.7.1 多态的基本介绍

1.多态的基本语法

C++ 重写：virtual 函数值返回类型函数名参数列表

2.多态满足条件

有继承关系

子类重写父类中的虚函数

3.多态使用条件

父类指针或引用指向子类对象

4.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

例4.7.1 class animal

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

// 多态

// 动物类
class Animal
{
public:
    // 虚函数
    virtual void speak()
    {
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};

// 猫类
class Cat :public Animal
{
public:
    // 重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同
    virtual void speak()
    {
        cout << "小猫在说话" << endl;
    }
};

// 狗类
class Dog :public Animal
{
public:
    // 重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同
    virtual void speak()
    {
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }
};

// 执行说话的函数
// 地址早已绑定 在编译阶段确定函数地址
// 如果想执行让猫说话，那么这个函数不能提前绑定，要在运行阶段进行绑定，地址晚绑定
void doSpeak(Animal &animal) // Animal & animal == cat;
{
    animal.speak();
}

void test01()
{
    Cat cat;
    doSpeak(cat);
    Dog dog;
    doSpeak(dog);
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

小猫在说话
小狗在说话

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.085 s
Press any key to continue.

4.7.2 纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类中的虚函数的实现是没有意义的，主要是调用子类重写的内容，因此可以将虚函数改为纯虚函数。

纯虚函数的语法：

virtual 返回值类型函数名（形参列表） = 0；

当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类。

抽象类的特点

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

例4.7.2

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

// 纯虚函数和抽象类
class Base
{
public:
    // 纯虚函数
    // 只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
    // 抽象类的特点：
    // 1.无法实例化对象
    // 2.抽象类的子类 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 << "output the son result" << endl;
    }
};

void test01()
{
    // Base b; // 抽象类无法实例化对象
    // new Base; // 抽象类无法实例化对象
    Son s; // 子类必须重写父类中的纯虚函数，否则无法实现实例化对象。

    Base * base = new Son;
    base->func();
}

int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

output the son result

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.083 s
Press any key to continue.

4.7.3 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的时候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。

虚析构和纯虚析构的共性：

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

纯虚析构和虚析构的区别：

如果是是纯虚析构函数，该类属于抽象类，无法实例化对象。

虚析构语法：

c++ virtual ~类名（） { ... }

纯虚析构的语法：

C++ virtual ~类名（） = 0；
类名：：类名（） { ... }

例4.7.3.1 调用虚析构函数

C++ 复制代码

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

// 虚析构和纯虚析构
class Animal
{
public:
    Animal()
    {
        cout << "Animal的构造函数调用" << endl;
    }
    // 利用虚析构函数可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
    virtual ~Animal()
    {
        cout << "Animal的虚析构函数调用" << endl;
    }
    // 纯虚析构 需要声明 需要实现
    //virtual ~Animal() = 0;

    // 纯虚函数
    virtual void speak() = 0;

};

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

class Cat :public Animal
{
public:
    Cat(string name)
    {
        cout << "Cat的构造函数调用" << endl;
        m_Name = new string (name);
    }
    virtual void speak()
    {
        cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;
    }
    ~Cat()
    {
        if (m_Name != NULL)
        {
            cout << "Cat的虚析构函数调用" << endl;
            delete m_Name;
            m_Name = NULL;
        }
    }
    string *m_Name;
};

void test01()
{
    Animal * animal = new Cat("Tom");
    animal->speak();
    // 父类指针在析构的时候 不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露
    delete animal;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Animal的构造函数调用
Cat的构造函数调用
Tom小猫在说话
Cat的虚析构函数调用
Animal的虚析构函数调用

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.113 s
Press any key to continue.

例4.7.3.2 调用纯虚析构函数

C++ 复制代码

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

// 虚析构和纯虚析构
class Animal
{
public:
    Animal()
    {
        cout << "Animal的构造函数调用" << endl;
    }
    // 利用虚析构函数可以解决父类指针释放子类对象时不干净的问题
    /*virtual ~Animal()
    {
        cout << "Animal的虚析构函数调用" << endl;
    }*/
    // 纯虚析构 需要声明 需要实现
    virtual ~Animal() = 0;

    // 纯虚函数
    virtual void speak() = 0;

};

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

class Cat :public Animal
{
public:
    Cat(string name)
    {
        cout << "Cat的构造函数调用" << endl;
        m_Name = new string (name);
    }
    virtual void speak()
    {
        cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;
    }
    ~Cat()
    {
        if (m_Name != NULL)
        {
            cout << "Cat的虚析构函数调用" << endl;
            delete m_Name;
            m_Name = NULL;
        }
    }
    string *m_Name;
};

void test01()
{
    Animal * animal = new Cat("Tom");
    animal->speak();
    // 父类指针在析构的时候 不会调用子类中的析构函数，导致子类如果有堆区属性，出现内存泄露
    delete animal;
}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

Animal的构造函数调用
Cat的构造函数调用
Tom小猫在说话
Cat的虚析构函数调用
Animal的纯虚析构函数调用

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.029 s
Press any key to continue.

4.7.4 多态案例一-计算器类

例4.7.4 class calculator

C++ 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// 分别利用基本写法和多态技术实现计算器

// 普通写法
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;
        }
        else if(oper == "/")
        {
            return m_Num1 / m_Num2;
        }
    }
    int m_Num1;
    int m_Num2;
    // 如果想拓展新的功能，需要修改源码
    // 在真实开发中提倡开闭原则
    // 开闭原则：对扩展进行开发，对修改进行关闭
};

void test01()
{
    // 创建计算器对象
    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;
    cout << c.m_Num1 << " / " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("/") << endl;
}

// 利用多态实现计算器

// 实现计算器抽象类
class AbstractCalculator
{
public:
    virtual int getResult()
    {
        return 0;
    }
    int m_Num1;
    int m_Num2;
};

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

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

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

// 除法计算器类
class Div :public AbstractCalculator
{
    virtual int getResult()
    {
        return m_Num1 / m_Num2;
    }
};

void test02()
{
    // 多态使用条件
    // 父类指针或者引用指向子类对象

    // 加法运算
    AbstractCalculator * abc = new Add;
    abc->m_Num1 = 20;
    abc->m_Num2 = 20;

    cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;

    delete abc;

    // 减法运算
    abc = new Sub;
    abc->m_Num1 = 20;
    abc->m_Num2 = 20;

    cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;

    delete abc;

    // 乘法运算
    abc = new Mul;
    abc->m_Num1 = 20;
    abc->m_Num2 = 20;

    cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;

    delete abc;

    // 除法运算
    abc = new Div;
    abc->m_Num1 = 20;
    abc->m_Num2 = 20;

    cout << abc->m_Num1 << " / " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;

    delete abc;

}

int main()
{
    cout << "test01" << endl;
    test01();

    cout << endl;

    cout << "test02" << endl;
    test02();

    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

test01
10 + 10 = 20
10 - 10 = 0
10 * 10 = 100
10 / 10 = 1

test02
20 + 20 = 40
20 - 20 = 0
20 * 20 = 400
20 / 20 = 1

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.028 s
Press any key to continue.

4.7.5 多态案例二-制作饮品

例4.7.5 make drinking

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

// make drinking
class BaseDrinking
{
public:
    virtual ~BaseDrinking()
    {
        // 基类析构函数实现
    }

    // 煮水
    virtual void Boil() = 0;
    // 冲泡
    virtual void Brew() = 0;
    // 倒入杯中
    virtual void PourInCup() = 0;
    // 加入辅料
    virtual void AddSomethings() = 0;

    // 制作饮品
    void MakeDrink()
    {
        Boil();
        Brew();
        PourInCup();
        AddSomethings();
    }
};

// 制作咖啡
class Coffee :public BaseDrinking
{
public:
    // 煮水
    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 << "倒入咖啡杯中" << endl;
    }
    // 加入辅料
    virtual void AddSomethings()
    {
        cout << "加入糖和牛奶" << endl;
    }
};

// 制作茶
class Tea :public BaseDrinking
{
public:
    // 煮水
    virtual void Boil()
    {
        cout << "煮娃哈哈" << endl;
    }
    // 冲泡
    virtual void Brew()
    {
        cout << "冲泡茶" << endl;
    }
    // 倒入杯中
    virtual void PourInCup()
    {
        cout << "倒入茶杯中" << endl;
    }
    // 加入辅料
    virtual void AddSomethings()
    {
        cout << "加入柠檬" << endl;
    }
};

// 制作函数
void doWork(BaseDrinking * base)
{
    base->MakeDrink();
    delete base; // 释放
}

void test01()
{
    // 制作咖啡
    doWork(new Coffee);

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

    // 制作茶
    doWork(new Tea);

}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

煮农夫山泉
冲泡咖啡
倒入咖啡杯中
加入糖和牛奶
---------------------
煮娃哈哈
冲泡茶
倒入茶杯中
加入柠檬

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.078 s
Press any key to continue.

4.7.6 多态案例三-电脑组装

例4.7.6 assembly computer

C++ 复制代码

#include <iostream>

using namespace std;

// 组装电脑

// 抽象不同的零件类

// 抽象CPU类
class CPU
{
public:
    virtual ~CPU()
    {

    }
    // 抽象的计算函数
    virtual void calculate() = 0;
};

// 抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
    virtual ~VideoCard()
    {

    }
    // 抽象的显示函数
    virtual void display() = 0;
};

// 抽象内存条类
class Memory
{
public:
    virtual ~Memory()
    {

    }
    // 抽象的存储函数
    virtual void storage() = 0;
};

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
    virtual ~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;
    }
};


// AMD厂商
class AMDCPU :public CPU
{
public:
    virtual void calculate()
    {
        cout << "AMD的CPU开始计算了" << endl;
    }
};

class AMDVideoCard :public VideoCard
{
public:
    virtual void display()
    {
        cout << "AMD的显卡开始显示了" << endl;
    }
};

class AMDMemory :public Memory
{
public:
    virtual void storage()
    {
        cout << "AMD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 AMDCPU, new AMDVideoCard, new AMDMemory);
    Computer2->work();
    delete Computer2;

}
int main()
{
    test01();
    return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

第一台电脑开始工作：
Intel的CPU开始计算了
Intel的显卡开始显示了
Intel的内存条开始存储了
----------------------
第二台电脑开始工作：
AMD的CPU开始计算了
AMD的显卡开始显示了
AMD的内存条开始存储了

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.072 s
Press any key to continue.

4.7.7 继承与多态案例

题目如下：

上机实验五继承與多态，请沿用实验三的实验结果，以公开(public)继承 Person 类产生一个 Student 类（class）。

以及 Teacher 类。注意: Person 类的 print（）成员已经设为虚函数(virtual function)。

将类定义（class definition）写在 Person.h, Date.h, Student.h 及 Teacher.h 中。将成员函数的定义（member function definition）写在person.cpp, Date.cpp, Student.cpp 及Teacher.cpp 中。在主程序中实例化二个 Person对象，二个 Student 对象，一个 Teacher 对象。并在主程序中定义一个 Person 的指针数组，将数组中的指针分别指向上述五个对象。利用 for 及指针数组调用数组指针指向的每个对象的 print 成员函数顺序打印对象的内容。

Person

c++ 复制代码

-Name : string
-ID : int
-Address : string
-Birthday: Date
<<constructor>> +Person(name : string = "", id : int = 0,
address : string = "", Date = Date())
<<desctructor>> +~Person()
+setName(name : string)
+getName() : string
+setID(id : int)
+getID() : int
+setAddress(address : string)
+getAddress() : string
+setBirthday(d : Date)
+getBirthday() : Date
+virtual print() : void

Date

c++ 复制代码

<<constructor>>+Date(y : int = 0,
m : int = 0, d : int = 0)
<<destructor>>+~Date()
+setYear(y : int) : void
+setMonth(m : int) : void
+setDay(d : int) : void
+getYear() : int
+getMonth() : int
+getDay() : int
+print() : void
-Year : int
-Month : int
-Day : int
Student
-Department:string
-studentID:int
<<constructor>> +Student (name:string="",
id:int=0, address:string="", Date=Date(),
Dep:string="", sID:int=0)
<<destructor>> +~Student()
+setDepartment(Dep:string):void
+setStudentID(sID:int):void
+getDepartment():string
+getStudentID():int
+print():void

Teacher

c++ 复制代码

-Department:string
-Salary:double
<<constructor>> +Teacher(name:string,
id:int=0, address:string="", Date=Date(),
Dep:string="",sal:double=0.0)
<<destructor>> +~Teacher()
+setDepartment(Dep:string):void
+setSalary(sal:duble):void
+getDepartment():string
+getSalary():double
+print():void

解答如下：

main.cpp

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include "Person.h"

#include "Student.h"

#include "Teacher.h"
using namespace std;

int main()
{
    Person p1("Alice", 1, "123 Street");
    Person p2("Bob", 2, "456 Avenue");

    Student s1("Charlie", 3, "789 Boulevard", Date(2000, 3, 1), "Math", 1001);
    Student s2("David", 4, "101 Lane", Date(2001, 7, 22), "Physics", 1002);

    Teacher t1("Eve", 5, "202 Road", Date(1975, 1, 1), "Biology", 50000);

    Person* people[] = {&p1, &p2, &s1, &s2, &t1}; // 容器

    for (const auto& person : people) // output
    {
        person->print();
    }

    return 0;
}

Person.h

c++ 复制代码

#ifndef PERSON_H

#define PERSON_H
#include <iostream>
#include "Date.h"
using namespace std;

class Person
{
public:
    Person();
    Person(string name, int id, string address);
    ~Person();

    void setPerson(string name, int id, string address);
    void setName(string name);
    void setID(int id);
    void setAddress(string address);
    void setBirthday(Date d);

    string getName();
    int getID();
    string getAddress();
    Date getBirthday();

    virtual void print(); // outPutResult
private:
    string Name;
    int ID;
    string Address;
    Date Birthday;
};
#endif // PERSON_H

Student.h

c++ 复制代码

#ifndef STUDENT_H

#define STUDENT_H
#include <iostream>
#include "Person.h"
#include "Date.h"
using namespace std;

class Student :public Person
{
public:
    Student();
    Student(string name, int id, string address, Date date, string department, int studentID);
    ~Student();

    void setDepartment(string department);
    void setStudentID(int studentID);

    string getDepartment();
    int getStudentID();

    virtual void print(); // outPutResult
private:
    string Department;
    int StudentID;
};
#endif // STUDENT_H

Teacher.h

c++ 复制代码

#ifndef TEACHER_H

#define TEACHER_H
#include "Person.h"
#include "Date.h"
using namespace std;

class Teacher :public Person
{
public:
    Teacher();
    Teacher(string name, int id, string address, Date date, string department, double salary);
    ~Teacher();

    void setDepartment(string department);
    void setSalary(double salary);

    string getDepartment();
    double getSalary();

    virtual void print(); // outPutResult
private:
    string Department;
    double Salary;
};
#endif // TEACHER_H

Person.cpp

c++ 复制代码

#include "Person.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Person::Person()
{
    Name = "S.M.Wang";
    ID = 070145;
    Address = "莲花路200号";
}

Person::Person(string name, int id, string address)
{
    setPerson(name, id, address);
}

Person::~Person()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}


void Person::setPerson(string name, int id, string address)
{
    Name = name;
    ID = id;
    Address = address;
}


void Person::setName(string name)
{
    Name = name;
}

void Person::setID(int id)
{
    ID = id;
}

void Person::setAddress(string address)
{
    Address = address;
}

string Person::getName()
{
    return Name;
}

int Person::getID()
{
    return ID;
}

string Person::getAddress()
{
    return Address;
}


void Person::setBirthday(Date d) // 调用的形参是类
{
    Birthday = d;
}

Date Person::getBirthday() // 返回的是类
{
    return Birthday;
}

void Person::print()
{
    cout << "Name:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "Address:" << getAddress() << endl;

    cout << "Birthday:" << getBirthday().getYear(); // getBirthday()返回的是类，再调用类中的子函数满足cout的返回值。
    cout << " " << getBirthday().getMonth();
    cout << " " << getBirthday().getDay() << endl;
    cout << endl;
}

Student.cpp

c++ 复制代码

#include "Student.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Student::Student()
{

}

Student::Student(string name, int id, string address, Date date, string department, int studentID)
{
    setPerson(name, id, address);
    setBirthday(date);
    setDepartment(department);
    setStudentID(studentID);
}

Student::~Student()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}

void Student::setDepartment(string department)
{
    Department = department;
}

string Student::getDepartment()
{
    return Department;
}

void Student::setStudentID(int studentID)
{
    StudentID = studentID;
}

int Student::getStudentID()
{
    return StudentID;
}

void Student::print()
{
    cout << "Name:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "Address:" << getAddress() << endl;

    cout << "Birthday:" << getBirthday().getYear(); // getBirthday()返回的是类，再调用类中的子函数满足cout的返回值。
    cout << " " << getBirthday().getMonth();
    cout << " " << getBirthday().getDay() << endl;

    cout << "Department:" << getDepartment() << endl;
    cout << "StudentID:" << getStudentID() << endl;
    cout << endl;

}

Teacher.cpp

c++ 复制代码

#include "Teacher.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Teacher::Teacher()
{

}

Teacher::Teacher(string name, int id, string address, Date date, string department, double salary)
{
    setPerson(name, id, address);
    setBirthday(date);
    setDepartment(department);
    setSalary(salary);
}

Teacher::~Teacher()
{
    //cout << "object Destructor is called" << endl;
}

void Teacher::setDepartment(string department)
{
    Department = department;
}

string Teacher::getDepartment()
{
    return Department;
}

void Teacher::setSalary(double salary)
{
    Salary = salary;
}

double Teacher::getSalary()
{
    return Salary;
}

void Teacher::print()
{
    cout << "Name:" << getName() << endl;
    cout << "ID:" << getID() << endl;
    cout << "Address:" << getAddress() << endl;

    cout << "Birthday:" << getBirthday().getYear(); // getBirthday()返回的是类，再调用类中的子函数满足cout的返回值。
    cout << " " << getBirthday().getMonth();
    cout << " " << getBirthday().getDay() << endl;

    cout << "Department:" << getDepartment() << endl;
    cout << "Salary:" << getSalary() << endl;
    cout << endl;
}

结果如下：

c++ 复制代码

Name:Bob
ID:2
Address:456 Avenue
Birthday:0 0 0

Name:Charlie
ID:3
Address:789 Boulevard
Birthday:2000 3 1
Department:Math
StudentID:1001

Name:David
ID:4
Address:101 Lane
Birthday:2001 7 22
Department:Physics
StudentID:1002

Name:Eve
ID:5
Address:202 Road
Birthday:1975 1 1
Department:Biology
Salary:50000


Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.

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

5.1文本文件

5.1.1写文件

写文件步骤如下：

包含头文件
c++ 复制代码
#include <fstream>
创建流对象
c++ 复制代码
ofstream ofs;
打开文件
c++ 复制代码
ofs.open("文件路径",打开方式);
写数据
c++ 复制代码
ofs << "写入的数据";
关闭文件
C++ 复制代码
ofs.close();

文件打开方式：

打开方式	解释
ios::in	为读文件而打开文件
ios::out	为写文件而打开文件
ios::ate	初始位置：文件尾
ios::app	追加方式写文件
ios::trunc	如果文件存在先删除，再创建
ios::binary	二进制方式

例5.1.1

C++ 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

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();

	return 0;
}

test.txt 内容如下：

C++ 复制代码

姓名：张三
性别：男
年龄：18

5.1.2读文件

读文件步骤如下：

包含头文件
c++ 复制代码
#include <fstream>
创建流对象
c++ 复制代码
ifstream ifs;
打开文件并判断文件是否打开成功
c++ 复制代码
ifs.open("文件路径",打开方式);
读数据
c++ 复制代码
四种方式读取
关闭文件
c++ 复制代码
ifs.close();

例5.1.2

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

void test01()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open("C://Users//TeaInCoffee//Desktop//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();

	return 0;
}

结果如下：

C++ 复制代码

姓名：张三
性别：男
年龄：18

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.014 s
Press any key to continue.

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

5.2.1 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：

C++ 复制代码

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。

例5.2.1

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

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("C://Users//TeaInCoffee//Desktop//person.txt", ios::out | ios::binary);

	//3、打开文件
	//ofs.open("C://Users//TeaInCoffee//Desktop//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();

	return 0;
}

person.txt 内容如下：

c++ 复制代码

엕﷈

5.2.2 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：

c++ 复制代码

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。

例5.2.2

c++ 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

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

void test01()
{
	ifstream ifs("C://Users//TeaInCoffee//Desktop//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();

	return 0;
}

结果如下：

c++ 复制代码

姓名： 张三 年龄： 18

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.011 s
Press any key to continue.