C++类与对象进阶核心技巧

好的，以下是一份关于C++类与对象的进阶笔记：

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一、构造函数进阶

1. 初始化列表

• 用于高效初始化成员变量，特别是const成员和引用成员。
• 语法：ClassName::ClassName(args) : member1(value1), member2(value2) {...}

class Point {
public:
    Point(int x, int y) : x_(x), y_(y) {} // 直接初始化
private:
    int x_;
    int y_;
};

2. 委托构造函数

• 一个构造函数调用同一类的其他构造函数。

class Box {
public:
    Box() : Box(0, 0, 0) {} // 委托给三参数构造函数
    Box(int l, int w, int h) : length(l), width(w), height(h) {}
private:
    int length, width, height;
};

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二、static成员

1. 静态数据成员

• 属于类而非对象，所有对象共享同一份数据。
• 需在类外初始化：

class Counter {
public:
    static int count; // 声明
};
int Counter::count = 0; // 类外初始化

2. 静态成员函数

• 无this指针，仅能访问静态成员。

class Math {
public:
    static double square(double x) { return x * x; }
};

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三、友元（friend）

1. 友元函数

• 非成员函数可访问类的私有成员。

class Rectangle {
private:
    int width, height;
    friend void printArea(const Rectangle& r); // 声明友元
};
void printArea(const Rectangle& r) {
    std::cout << r.width * r.height; // 直接访问私有成员
}

2. 友元类

• 整个类可访问当前类的私有成员。

class A {
    friend class B; // B是A的友元类
private:
    int secret;
};
class B {
public:
    void showSecret(A& a) { std::cout << a.secret; }
};

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四、运算符重载

1. 基本语法

• 通过成员函数或全局函数重载运算符。

class Vector {
public:
    Vector operator+(const Vector& other) { // 成员函数重载+
        return Vector(x + other.x, y + other.y);
    }
private:
    int x, y;
};

2. 输入/输出运算符重载

friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Vector& v) {
    os << "(" << v.x << ", " << v.y << ")";
    return os;
}

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五、继承与多态

1. 虚函数与多态

• 虚函数实现运行时多态。

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0; // 纯虚函数
};
class Circle : public Shape {
public:
    double area() const override { return 3.14 * radius * radius; }
};

2. 虚函数表（vtable）

• 编译器为含虚函数的类生成虚函数表，存储函数指针。
• 对象通过虚指针（vptr）访问vtable。

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六、深拷贝与浅拷贝

1. 拷贝构造函数

• 默认浅拷贝可能引发资源重复释放。
• 需自定义深拷贝：

class String {
public:
    String(const String& other) {
        data = new char[strlen(other.data) + 1];
        strcpy(data, other.data);
    }
private:
    char* data;
};

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七、const成员函数

• 保证函数不修改对象状态。

class Student {
public:
    int getScore() const { return score; } // 不会修改成员
private:
    int score;
};

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八、移动语义（C++11）

1. 右值引用

• 语法：T&&，用于绑定临时对象。

void func(std::string&& s) { // s是右值引用
    std::string data = std::move(s); // 转移资源
}

2. 移动构造函数

• 高效转移资源，避免深拷贝。

class Buffer {
public:
    Buffer(Buffer&& other) : ptr(other.ptr) { 
        other.ptr = nullptr; // 置空原指针
    }
private:
    int* ptr;
};

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这份笔记涵盖了类与对象的核心进阶知识，建议结合代码实践加深理解。