C++学习笔记——类和对象-创新互联

文章目录

• 前言
• 一、类与对象的概念
• 二、封装
• • 1. 封装的作用
  • 2. 代码示例
• 三、类的初始化和清理
• • 1. 构造函数&析构函数
  • 2. 拷贝构造函数
  • 3. 深拷贝&浅拷贝
  • 4.初始化列表
  • 5.类对象作为类成员
  • 6.静态成员
• 四、类成员储存方式
• 五、this指针
• 六、const修饰成员函数

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前言

类和对象的学习主要包括一下几点：

• 类与对象的概念
• 封装
• 类的初始化和清理
• 类的储存
• this指针
• 友元
• 运算符重载
• 继承
• 多态
  接下来我将对以上内容进行一一讲解。

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一、类与对象的概念

类：用来对实体（对象）进行描述，对象的属性，以及对象的行为。

对象：对象可以是一个实体、一个名词、一个可以想象为有自己标识的任何东西，所有东西都能当做对象，Everything is object（万物皆对象）。

C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态。

二、封装 1. 封装的作用

• 将属性和行为作为一个整体，然后通过对象来完成操作。
• 使属性和行为附加权限
• 尽量使代码或者功能独立

2. 代码示例

求圆的周长

#includeusing namespace std;
#define PI = 3.14; //宏定义π的值

//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: //访问权限为公共的
	//行为：
	//获取到圆的周长
	double calculateZC()
	{return 2 * PI * m_r;//返回计算的圆的周长
	}
	void func()
	{m_r = 10;
	}
private:
	//属性：
	int m_r;//半径
};
int main() 
{Circle c1;//创建一个圆的对象
	//c1.m_r = 10; //m_r为私有属性，无法进行赋值操作
	c1.func();//调用幅值的函数
	cout<< "圆的周长为： "<< c1.calculateZC()<< endl;//打印
	system("pause");
	return 0;
}

三、类的初始化和清理 1. 构造函数&析构函数

构造函数：

• 用于创建对象时为对象的成员属性赋值
• 没有返回值也不写void
• 函数名和类名相同
• 格式：类名() { }
• 可以重载
• 当实例对象的时候，无需手动调用，会自动调用，只调用一次
• 编译器会提供默认的构造函数
• 定义了其他的构造函数，编译器不会提供默认构造函数
• 分类：无参构造函数，有参构造函数，拷贝构造函数

构造函数的调用方式：

1. 括号法
2. 显示法
3. 隐式转换法

析构函数:

• 用于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作
• 没有返回值也不写void
• 格式：~类名() { }
• 可以重载
• 对象销毁时会自动调用，无需手动调用，只调用一次

代码示例:

#includeusing namespace std;

class Person
{public:
	//无参构造函数
	Person()
	{cout<< "Person的构造函数调用"<< endl;
	}
	//有参构造函数
	Person(int a)
	{m_A = a;
		cout<< "Person的有参构造函数!"<< endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person &p)
	{m_A = p.m_A;
		cout<< "Person的拷贝构造函数!"<< endl;
	}
	//析构函数
	~Person()
	{cout<< "Person的析构函数调用"<< endl;
	}
private:
	int m_A;
};

int main()
{Person p1;//无参构造函数的调用，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
	//有参构造函数的调用
	Person p2(10);//括号法调用有参构造函数
	Person p3 = Person(10);//显式法调用有参构造函数
	Person p4 = Person(p3);//显式法调用拷贝构造函数
	Person p5 = 10;//隐式转换法调用有参构造函数
	Person p6 = p5;//隐式转换法调用拷贝构造函数
	system("pause");
	return 0;
}

2. 拷贝构造函数

拷贝构造函数，又称复制构造函数，是一种特殊的构造函数，它由编译器调用来完成一些基于同一类的其他对象的构建及初始化。其形参必须是引用，但并不限制为const，一般普遍的会加上const限制。此函数经常用在函数调用时用户定义类型的值传递及返回。拷贝构造函数要调用基类的拷贝构造函数和成员函数。如果可以的话，它将用常量方式调用，另外，也可以用非常量方式调用。

在c++中拷贝构造函数通常在以下三种情况下调用

• 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

使用时需要注意：

• 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
• 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
• 如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数

示例代码：

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;
	}
	~Person() 
	{cout<< "析构函数!"<< endl;
	}
private:
	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 p1(100); //创建man对象
	Person p2（p1）); //调用拷贝构造函数，做对象拷贝操作
	
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值,相当于Person p1 = p;
//对象作为参数，实质是调用了拷贝构造函数
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，实质是调用了拷贝构造函数
Person doWork2()
{Person p1;
	cout<< (int *)&p1<< endl;
	return p1;
}
void test03()
{Person p = doWork2();
	cout<< (int *)&p<< endl;
}

3. 深拷贝&浅拷贝

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

示例代码：

#includeusing namespace std;

class Person
{public:
	Person()
	{cout<< "无参构造函数调用"<< endl;
	}
	~Person()
	{if (m_Height != NULL)
		{	delete m_Height;
			m_Height = NULL;
		}
		cout<< "析构函数的调用"<< endl;
	}
	Person(int age, int height)
	{m_Age = age;
		m_Height = new int (height);
		cout<< "有参构造函数的调用"<< endl;
	}
	Person(const Person& p)
	{m_Age = p.m_Age;
		//m_Height = p.m_Height;
		m_Height = new int(*p.m_Height);
		cout<< "拷贝构造函数的调用"<< endl;
	}

	int m_Age;
	int* m_Height;
};
void test02()
{Person p1(10,100);

	Person p2(p1);
}
//如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题
int main()
{test02();
	system("pause");
	return 0;
}

Person类中的m_Height成员是一个指针变量，如果将Person类中的拷贝构造函数关于m_Height 的复制操作写为：m_Height = p.m_Height; 此时该拷贝构造函数为系统默认的拷贝构造函数的形式。
代码编译没有错误，但是运行后会报错：

此报错的原因为：
系统提供的默认构造函数为浅拷贝操作，并没有为变量开辟新的内存空间，所以p1和p2两个对象的m_Height成员都指向了同一块地址，导致析构函数对同一块地址释放了两次。
所以必须将拷贝构造函数中的m_Height幅值操作写为m_Height = new int(*p.m_Height); 则可以开辟新的内存，避免了内存的重复释放。

4.初始化列表

C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性。
语法：以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟一个放在括 号中的初始值或表达式。
构造函数()：属性1(值1),属性2（值2）… {}

示例代码：

#includeusing namespace std;
class Person
{public:
	Person(int a, int b) :m_R(a), age(b) {}
	void aprint()
	{cout<< m_R<< age<< endl;
	}
private :
	int m_R;
	int age;
};
int main()
{Person p(10,100);

	p.aprint();

	system("pause");
	return 0;
}

5.类对象作为类成员

在C++中，类对象也可以作为一个类成员。

示例代码：

#includeusing namespace std;
class Phone
{public:
	Phone(string phone) :m_PhoneName(phone)
	{cout<< "Phone 的构造"<< endl;
	}
	~Phone()
	{cout<< "Phone 的析构函数"<< endl;
	}
	string m_PhoneName;
};
class Person
{public:
	Person(string name, string phone) :m_Name(name), m_Phone(phone)
	{cout<< "Person 的构造"<< endl;
	}
	~Person()
	{cout<< "Person 的析构函数"<< endl;
	}
	void playGame()
	{cout<< m_Name<< " 使用"<< m_Phone.m_PhoneName<< " 牌手机!"<< endl;

	}
	string m_Name;
	Phone m_Phone;
};
void test01()
{Person p = Person("张三", "iphone xR");
	p.playGame();
}
int main()
{test01();
	system("pause");
	return 0;
}

6.静态成员

由关键字static修饰的成员变量和成员函数，成为静态成员。
静态成员所有对象共享同一块内存，不管有多少对象，静态成员只有一份存于公共内存中。
静态成员变量在类内声明，类外初始化。

示例代码：

#includeusing namespace std;
class Person
{public:
	static int m_B;
private:
	static int m_A;
};
int Person::m_A = 100;//私有成员也需要在类外初始化
int Person::m_B = 200;
int main()
{Person p1;
	Person p2;
	//因为占用同一块内存，所以两个对象打印的m_B的值相等。
	cout<< p1.m_B<< endl;
	cout<< p2.m_B<< endl;
	system("pause");
	return 0;
}

静态成员函数，静态成员函数只能访问静态成员变量。
示例代码：

class Person
{public:
	//静态成员函数特点：
	//1 程序共享一个函数
	//2 静态成员函数只能访问静态成员变量
	static void func()
	{cout<< "func调用"<< endl;
		m_A = 100;
		//m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量
	}
	static int m_A; //静态成员变量
	int m_B; //
private:
	//静态成员函数也是有访问权限的
	static void func2()
	{cout<< "func2调用"<< endl;
	}
};
int Person::m_A = 10;
void test01()
{//静态成员变量两种访问方式
	//1、通过对象
	Person p1;
	p1.func();
	//2、通过类名
	Person::func();
	//Person::func2(); //私有权限访问不到
}
int main() 
{test01();
	system("pause");
	return 0;
}

四、类成员储存方式

在C++中，类中的静态成员变量和静态成员函数都不占用对象空间；普通函数也不占用对象空间，所有函数共享一个函数实例。所以只有非静态成员变量才属于类的对象上。
示例代码：

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;
	system("pause");
	return 0;
}

五、this指针

C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的指针参数，让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)，在函数体中所有成员变量的操作，都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。
this指针不需要定义，直接使用即可。

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

代码示例：

#includeusing namespace std;

class Person
{public:
	//当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
	Person(int age)
	{this->age= age;
	}
	// 在类的非静态成员函数中返回对象本身，实现相加操作
	Person& PersonAdd(Person &p)
	{this->age+= p.age;
		return *this;
	}
	int age;
};

int main()
{Person p1(10);
	Person p2(10);

	p2.PersonAdd(p1).PersonAdd(p1).PersonAdd(p1).PersonAdd(p1).PersonAdd(p1);

	cout<< p2.age<< endl;

	system("pause");
	return 0;
}

六、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

代码示例：

#includeusing namespace std;

class Person
{public:
	//定义一个常函数
	void fun1() const
	{//this->m_A = 1;//错误，常函数内不可以修改成员属性
		this->m_B = 10; //成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改
	}
	//定义一个普通函数
	void fun2()
	{}

	int m_A;
	mutable int m_B;
};
//常函数示例
void test1()
{Person p;//普通对象可调用常函数
	p.fun1();
}
//常对象示例
void test2()
{const Person p;//定义一个常对象
	p.fun1();//常对象调用常函数
	//p.m_A = 10;//错误，常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
	//p.fun2();//错误，常对象只能调用常函数
	p.m_B = 1; //常对象可以修改mutable修饰成员变量

}

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