C++开发快速赋能三步曲——面向对象

雨点打透心脏的1/2处 2022-10-23 11:27 118阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  1 内存分区模型
     *   *  1.1 程序运行前
         *  1.2 程序运行后
         *  1.3 new操作符
     *  2 函数提高
     *   *  2.1 函数默认参数
         *  2.2 函数占位参数
         *  2.3 函数重载
         *   *  2.3.1 函数重载概述
             *  2.3.2 函数重载注意事项
     *  3 类和对象
     *   *  3.1 封装
         *   *  3.1.1 封装的意义
             *  3.1.2 struct 和 class 区别
             *  3.1.3 成员属性设置为私有
         *  3.2 对象的初始化和清理
         *   *  3.2.1 构造函数和析构函数
             *  3.2.2 构造函数的分类及调用
             *  3.2.3 拷贝构造函数调用时机
             *  3.2.4 构造函数调用规则
             *  3.2.5 深拷贝与浅拷贝
             *  3.2.6 初始化列表
             *  3.2.7 类对象作为类成员
             *  3.2.8 静态成员
         *  3.3 C++对象模型和 this 指针
         *   *  3.3.1 成员变量和成员函数分开存储
             *  3.3.2 this指针概念
             *  3.3.3 空指针访问成员函数
             *  3.3.4 const修饰成员函数
         *  3.4 友元
         *   *  3.4.1 全局函数做友元
             *  3.4.2 类做友元
             *  3.4.3 成员函数做友元
         *  3.5 运算符重载
         *   *  3.5.1 加号运算符重载
             *  3.5.2 左移运算符重载
             *  3.5.3 递增运算符重载
             *  3.5.4 赋值运算符重载
             *  3.5.5 关系运算符重载
             *  3.5.6 函数调用运算符重载
         *  3.6 继承
         *   *  3.6.1 继承的基本语法
             *  3.6.2 继承方式
             *  3.6.3 继承中的对象模型
             *  3.6.4 继承中构造和析构顺序
             *  3.6.5 继承同名成员处理方式
             *  3.6.6 继承同名静态成员处理方式
             *  3.6.7 多继承语法
             *  3.6.8 菱形继承
         *  3.7 多态
         *   *  3.7.1 多态的基本概念
             *  3.7.2 多态案例一-计算器类
             *  3.7.3 纯虚函数和抽象类
             *  3.7.4 多态案例二-制作饮品
             *  3.7.5 虚析构和纯虚析构
             *  3.7.6 多态案例三-电脑组装
     *  4 文件操作
     *   *  4.1文本文件
         *   *  4.1.1 写文件
             *  4.1.2 读文件
         *  4.2 二进制文件
         *   *  4.2.1 写文件
             *  4.2.2 读文件
     *  5 模板（泛型编程）
     *   *  5.1 模板的概念
         *  5.2 函数模板
         *   *  5.2.1 函数模板语法
             *  5.2.2 函数模板注意事项
             *  5.2.3 函数模板案例
             *  5.2.4 普通函数与函数模板的区别
             *  5.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
             *  5.2.6 模板的局限性
         *  5.3 类模板
         *   *  5.3.1 类模板语法
             *  5.3.2 类模板与函数模板区别
             *  5.3.3 类模板中成员函数创建时机
             *  5.3.4 类模板对象做函数参数
             *  5.3.5 类模板与继承
             *  5.3.6 类模板成员函数类外实现
             *  5.3.7 类模板分文件编写
             *  5.3.8 类模板与友元
             *  5.3.9 类模板案例

## 1 内存分区模型 ##

C++程序在执行时，将内存大方向划分为**5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/静态区：存放全局变量和静态变量
 *  常量区：存放 const 修饰的常量
 *  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

> 注： 有时亦将 常量区 归并到 全局/静态区， 统称全局区。

**内存五区意义：**

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.

**示例：**

//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： " << (int)&a << endl;
    	cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;
    
    	cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
    	cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&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： " << (int)&s_a << endl;
    	cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;
    
    	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
    	cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;
    
    	cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
    	cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&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： " << (int)&c_l_a << endl;
    	cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

打印结果：

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wGOJSboU-1614915736254)(assets/1545017602518.png)\]][img-wGOJSboU-1614915736254_assets_1545017602518.png]

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

**示例：**

int * func()
    { 
    	int a = 10;
    	return &a;
    }
    
    int main()
    { 
    	int *p = func();
    
    	cout << *p << endl;
    	cout << *p << endl;
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

**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

**示例：**

int* func()
    { 
    	int* a = new int(10);
    	return a;
    }
    
    int main()
    { 
    	int *p = func();
    
    	cout << *p << endl;
    	cout << *p << endl;
        
    	system("pause");
    	return 0;
    }

**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

**示例1： 基本语法**

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
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

**示例2：开辟数组**

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

## 2 函数提高 ##

### 2.1 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）{}`

**示例：**

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

### 2.2 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){}`

在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

**示例：**

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

### 2.3 函数重载 ###

#### 2.3.1 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

**示例：**

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

#### 2.3.2 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

**示例：**

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

## 3 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

### 3.1 封装 ###

#### 3.1.1 封装的意义 ####

封装是C++面向对象三大特性之一

封装的意义：

*  将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
 *  将属性和行为加以权限控制

**封装意义一：**

在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

**语法：** `class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };`

**示例1：** 设计一个圆类，求圆的周长

**示例代码：**

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

**示例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

**示例2代码：**

//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 << " ID:" << m_id << endl;
    	}
    
    public:
    	string m_name;
    	int m_id;
    };
    
    int main()
    { 
    	Student stu;
    	stu.setName("德玛西亚");
    	stu.setID(250);
    	stu.showStudent();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

**封装意义二：**

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

**示例：**

//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 { 
    	//姓名 公共权限
    public:
    	string m_Name;
    
    	//汽车 保护权限
    protected:
    	string m_Car;
    
    	//银行卡密码 私有权限
    private:
    	int m_Password;
    
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_Name = "张三";
    		m_Car = "拖拉机";
    		m_Password = 123456;
    	}
    };
    
    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
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 3.1.2 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

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
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 3.1.3 成员属性设置为私有 ####

**优点1：** 将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限

**优点2：** 对于写权限，我们可以检测数据的有效性

**示例：**

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
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

### 3.2 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。

#### 3.2.1 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(){}`

1.  构造函数，没有返回值也不写void
2.  函数名称与类名相同
3.  构造函数可以有参数，因此可以发生重载
4.  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(){}`

1.  析构函数，没有返回值也不写void
2.  函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
3.  析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4.  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

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

#### 3.2.2 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

**示例：**

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

#### 3.2.3 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

**示例：**

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

#### 3.2.4 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

示例：

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

#### 3.2.5 深拷贝与浅拷贝 ####

深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑

**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

**示例：**

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

> 总结：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

#### 3.2.6 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）... {}`

**示例：**

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

#### 3.2.7 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

例如：

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？

**示例：**

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

#### 3.2.8 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

**示例1 ：** 静态成员变量

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

**示例2：** 静态成员函数

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;
    }

### 3.3 C++对象模型和 this 指针 ###

#### 3.3.1 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

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;
    }

#### 3.3.2 this指针概念 ####

通过4.3.1我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码

那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

c++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。**this指针指向被调用的成员函数所属的对象**

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

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

#### 3.3.3 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

**示例：**

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

#### 3.3.4 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

**示例：**

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

### 3.4 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

#### 3.4.1 全局函数做友元 ####

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

#### 3.4.2 类做友元 ####

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

#### 3.4.3 成员函数做友元 ####

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

### 3.5 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

#### 3.5.1 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

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

> 总结1：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  
> 总结2：不要滥用运算符重载

#### 3.5.2 左移运算符重载 ####

作用：可以输出自定义数据类型

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 << "hello world" << endl; //链式编程
    }
    
    int main()
    { 
    	test();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

> 总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

#### 3.5.3 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

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

> 总结： 前置递增返回引用，后置递增返回值

#### 3.5.4 赋值运算符重载 ####

c++编译器至少给一个类添加4个函数

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
4.  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

**示例：**

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

#### 3.5.5 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

**示例：**

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", 18);
    
    	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();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 3.5.6 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

**示例：**

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

### 3.6 继承 ###

**继承是面向对象三大特性之一**

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：

![在这里插入图片描述][20210305115732365.png_pic_center]

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

#### 3.6.1 继承的基本语法 ####

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

**普通实现：**

//Java页面
    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)" << endl;
    	}
        
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
        
    	void content()
    	{ 
    		cout << "JAVA学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    //Python页面
    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)" << endl;
    	}
        
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
        
    	void content()
    	{ 
    		cout << "Python学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    //C++页面
    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)" << endl;
    	}
        
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
        
    	void content()
    	{ 
    		cout << "C++学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    void test01()
    { 
    	//Java页面
    	cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    	Java ja;
    	ja.header();
    	ja.footer();
    	ja.left();
    	ja.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//Python页面
    	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    	Python py;
    	py.header();
    	py.footer();
    	py.left();
    	py.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//C++页面
    	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
    	CPP cp;
    	cp.header();
    	cp.footer();
    	cp.left();
    	cp.content();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

**继承实现：**

//公共页面
    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)" << endl;
    	}
    	void left()
    	{ 
    		cout << "Java,Python,C++...(公共分类列表)" << endl;
    	}
    
    };
    
    //Java页面
    class Java : public BasePage { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "JAVA学科视频" << endl;
    	}
    };
    //Python页面
    class Python : public BasePage { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "Python学科视频" << endl;
    	}
    };
    //C++页面
    class CPP : public BasePage { 
    public:
    	void content()
    	{ 
    		cout << "C++学科视频" << endl;
    	}
    };
    
    void test01()
    { 
    	//Java页面
    	cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    	Java ja;
    	ja.header();
    	ja.footer();
    	ja.left();
    	ja.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//Python页面
    	cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    	Python py;
    	py.header();
    	py.footer();
    	py.left();
    	py.content();
    	cout << "--------------------" << endl;
    
    	//C++页面
    	cout << "C++下载视频页面如下： " << endl;
    	CPP cp;
    	cp.header();
    	cp.footer();
    	cp.left();
    	cp.content();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

**总结：**

继承的好处：可以减少重复的代码

class A : public B;

A 类称为子类 或 派生类

B 类称为父类 或 基类

**派生类中的成员，包含两大部分**：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

#### 3.6.2 继承方式 ####

继承的语法：`class 子类 : 继承方式 父类`

**继承方式一共有三种：**

*  公共继承
 *  保护继承
 *  私有继承

![在这里插入图片描述][20210305115900715.png_pic_center]

**示例：**

class Base1 { 
    public: 
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    
    //公共继承
    class Son1 :public Base1 { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 public权限
    		m_B; //可访问 protected权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    
    void myClass()
    { 
    	Son1 s1;
    	s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
    }
    
    //保护继承
    class Base2 { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    
    class Son2:protected Base2 { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 protected权限
    		m_B; //可访问 protected权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    
    void myClass2()
    { 
    	Son2 s;
    	//s.m_A; //不可访问
    }
    
    //私有继承
    class Base3 { 
    public:
    	int m_A;
    protected:
    	int m_B;
    private:
    	int m_C;
    };
    
    class Son3:private Base3 { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		m_A; //可访问 private权限
    		m_B; //可访问 private权限
    		//m_C; //不可访问
    	}
    };
    
    class GrandSon3 :public Son3 { 
    public:
    	void func()
    	{ 
    		//Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
    		//m_A;
    		//m_B;
    		//m_C;
    	}
    };

#### 3.6.3 继承中的对象模型 ####

**问题：** 从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？

**示例：**

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

利用工具查看：

![在这里插入图片描述][20210305120006816.png_pic_center]

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名

效果如下图：

![在这里插入图片描述][2021030512003138.png_pic_center]

> 结论： 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

#### 3.6.4 继承中构造和析构顺序 ####

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

**示例：**

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

> 总结：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

#### 3.6.5 继承同名成员处理方式 ####

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

*  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

**示例：**

class Base { 
    public:
    	Base()
    	{ 
    		m_A = 100;
    	}
    
    	void func()
    	{ 
    		cout << "Base - func()调用" << endl;
    	}
    
    	void func(int a)
    	{ 
    		cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
    	}
    
    public:
    	int m_A;
    };
    
    
    class Son : public Base { 
    public:
    	Son()
    	{ 
    		m_A = 200;
    	}
    
    	//当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
    	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
    	void func()
    	{ 
    		cout << "Son - func()调用" << endl;
    	}
    public:
    	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;
    
    	s.func();
    	s.Base::func();
    	s.Base::func(10);
    
    }
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return EXIT_SUCCESS;
    }

总结：

1.  子类对象可以直接访问到子类中同名成员
2.  子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
3.  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

#### 3.6.6 继承同名静态成员处理方式 ####

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

*  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

**示例：**

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

> 总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）

#### 3.6.7 多继承语法 ####

C++允许**一个类继承多个类**

语法：`class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2...`

多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分

**C++实际开发中不建议用多继承**

**示例：**

class Base1 { 
    public:
    	Base1()
    	{ 
    		m_A = 100;
    	}
    public:
    	int m_A;
    };
    
    class Base2 { 
    public:
    	Base2()
    	{ 
    		m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确
    	}
    public:
    	int m_A;
    };
    
    //语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2 
    class Son : public Base2, public Base1 { 
    public:
    	Son()
    	{ 
    		m_C = 300;
    		m_D = 400;
    	}
    public:
    	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_A << endl;
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

> 总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

#### 3.6.8 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

这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

**典型的菱形继承案例：**

![在这里插入图片描述][20210305123134111.jpg_pic_center]

**菱形继承问题：**

1.      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。
2.  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。

**示例：**

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

总结：

*  菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
 *  利用虚继承可以解决菱形继承问题

### 3.7 多态 ###

#### 3.7.1 多态的基本概念 ####

**多态是C++面向对象三大特性之一**

多态分为两类

*  静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名
 *  动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态区别：

*  静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
 *  动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

下面通过案例进行讲解多态

class Animal { 
    public:
    	//Speak函数就是虚函数
    	//函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
    	virtual void speak()
    	{ 
    		cout << "动物在说话" << endl;
    	}
    };
    
    class Cat :public Animal { 
    public:
    	void speak()
    	{ 
    		cout << "小猫在说话" << endl;
    	}
    };
    
    class Dog :public Animal { 
    public:
    
    	void speak()
    	{ 
    		cout << "小狗在说话" << endl;
    	}
    
    };
    //我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
    //如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
    //如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编
    
    void DoSpeak(Animal & animal)
    { 
    	animal.speak();
    }
    //
    //多态满足条件： 
    //1、有继承关系
    //2、子类重写父类中的虚函数
    //多态使用：
    //父类指针或引用指向子类对象
    
    void test01()
    { 
    	Cat cat;
    	DoSpeak(cat);
    
    
    	Dog dog;
    	DoSpeak(dog);
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

多态满足条件

*  有继承关系
 *  子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

*  父类指针或引用指向子类对象

重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写

#### 3.7.2 多态案例一-计算器类 ####

案例描述：

分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

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

**示例：**

//普通实现
    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;
    		}
    		//如果要提供新的运算，需要修改源码
    	}
    
    public:
    	int m_Num1;
    	int m_Num2;
    };
    
    void test01()
    { 
    	//普通实现测试
    	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;
    }
    
    
    
    //多态实现
    //抽象计算器类
    //多态优点：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
    class AbstractCalculator { 
    public :
    	virtual int getResult()
    	{ 
    		return 0;
    	}
    
    	int m_Num1;
    	int m_Num2;
    };
    
    //加法计算器
    class AddCalculator :public AbstractCalculator { 
    public:
    	int getResult()
    	{ 
    		return m_Num1 + m_Num2;
    	}
    };
    
    //减法计算器
    class SubCalculator :public AbstractCalculator { 
    public:
    	int getResult()
    	{ 
    		return m_Num1 - m_Num2;
    	}
    };
    
    //乘法计算器
    class MulCalculator :public AbstractCalculator { 
    public:
    	int getResult()
    	{ 
    		return m_Num1 * m_Num2;
    	}
    };
    
    void test02()
    { 
    	//创建加法计算器
    	AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
    	abc->m_Num1 = 10;
    	abc->m_Num2 = 10;
    	cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    	delete abc;  //用完了记得销毁
    
    	//创建减法计算器
    	abc = new SubCalculator;
    	abc->m_Num1 = 10;
    	abc->m_Num2 = 10;
    	cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    	delete abc;  
    
    	//创建乘法计算器
    	abc = new MulCalculator;
    	abc->m_Num1 = 10;
    	abc->m_Num2 = 10;
    	cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    	delete abc;
    }
    
    int main()
    { 
    	//test01();
    
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

> 总结：C++开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

#### 3.7.3 纯虚函数和抽象类 ####

在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容

因此可以将虚函数改为**纯虚函数**

纯虚函数语法：`virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0 ;`

当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类

**抽象类特点**：

*  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

**示例：**

class Base {
    public:
    	//纯虚函数
    	//类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
    	//抽象类无法实例化对象
    	//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 << "func调用" << endl;
    	};
    };
    
    void test01()
    {
    	Base * base = NULL;
    	//base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
    	base = new Son;
    	base->func();
    	delete base;//记得销毁
    }
    
    int main()
    {
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 3.7.4 多态案例二-制作饮品 ####

**案例描述：**

制作饮品的大致流程为：煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料

利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶

![在这里插入图片描述][20210305123310485.png_pic_center]

**示例：**

//抽象制作饮品
    class AbstractDrinking { 
    public:
    	//烧水
    	virtual void Boil() = 0;
    	//冲泡
    	virtual void Brew() = 0;
    	//倒入杯中
    	virtual void PourInCup() = 0;
    	//加入辅料
    	virtual void PutSomething() = 0;
    	//规定流程
    	void MakeDrink()
        { 
    		Boil();
    		Brew();
    		PourInCup();
    		PutSomething();
    	}
    };
    
    //制作咖啡
    class Coffee : public AbstractDrinking { 
    public:
    	//烧水
    	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 << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
    	}
    	//加入辅料
    	virtual void PutSomething()
        { 
    		cout << "加入牛奶!" << endl;
    	}
    };
    
    //制作茶水
    class Tea : public AbstractDrinking { 
    public:
    	//烧水
    	virtual void Boil()
        { 
    		cout << "煮自来水!" << endl;
    	}
    	//冲泡
    	virtual void Brew()
        { 
    		cout << "冲泡茶叶!" << endl;
    	}
    	//倒入杯中
    	virtual void PourInCup()
        { 
    		cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
    	}
    	//加入辅料
    	virtual void PutSomething()
        { 
    		cout << "加入枸杞!" << endl;
    	}
    };
    
    //业务函数
    void DoWork(AbstractDrinking* drink)
    { 
    	drink->MakeDrink();
    	delete drink;
    }
    
    void test01()
    { 
    	DoWork(new Coffee);
    	cout << "--------------" << endl;
    	DoWork(new Tea);
    }
    
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 3.7.5 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时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

虚析构和纯虚析构区别：

*  如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

虚析构语法：

`virtual ~类名(){}`

纯虚析构语法：

`virtual ~类名() = 0;`

`类名::~类名(){}`

**示例：**

class Animal { 
    public:
    	Animal()
    	{ 
    		cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
    	}
    	virtual void Speak() = 0;
    
    	//析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
    	//virtual ~Animal()
    	//{ 
    	// cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
    	//}
    
    	virtual ~Animal() = 0;
    };
    
    Animal::~Animal()
    { 
    	cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
    }
    
    //和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。
    
    class Cat : public Animal { 
    public:
    	Cat(string name)
    	{ 
    		cout << "Cat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()
    	{ 
    		cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
    		if (this->m_Name != NULL) { 
    			delete m_Name;
    			m_Name = NULL;
    		}
    	}
    
    public:
    	string *m_Name;
    };
    
    void test01()
    { 
    	Animal *animal = new Cat("Tom");
    	animal->Speak();
    
    	//通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
    	//怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
    	//虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
    	delete animal;
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象

2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构

3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

#### 3.7.6 多态案例三-电脑组装 ####

**案例描述：**

电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）

将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商

创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口

测试时组装三台不同的电脑进行工作

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    //抽象CPU类
    class CPU { 
    public:
    	//抽象的计算函数
    	virtual void calculate() = 0;
    };
    
    //抽象显卡类
    class VideoCard { 
    public:
    	//抽象的显示函数
    	virtual void display() = 0;
    };
    
    //抽象内存条类
    class Memory { 
    public:
    	//抽象的存储函数
    	virtual void storage() = 0;
    };
    
    //电脑类
    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
    	~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;
    	}
    };
    
    //Lenovo厂商
    class LenovoCPU :public CPU { 
    public:
    	virtual void calculate()
    	{ 
    		cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
    	}
    };
    
    class LenovoVideoCard :public VideoCard { 
    public:
    	virtual void display()
    	{ 
    		cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
    	}
    };
    
    class LenovoMemory :public Memory { 
    public:
    	virtual void storage()
    	{ 
    		cout << "Lenovo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 LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
    	computer2->work();
    	delete computer2;
    
    	cout << "-----------------------" << endl;
    	cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
    	//第三台电脑组装
    	Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
    	computer3->work();
    	delete computer3;
    }

## 4 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：

1.  **文本文件** \- 文件以文本的**ASCII码**形式存储在计算机中
2.  **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:

1.  ofstream：写操作
2.  ifstream： 读操作
3.  fstream ： 读写操作

### 4.1文本文件 ###

#### 4.1.1 写文件 ####

写文件步骤如下：

1.  包含头文件
    
    `#include <fstream>`
2.  创建流对象
    
    `ofstream ofs;`
3.  打开文件
    
    `ofs.open("文件路径",打开方式);`
4.  写数据
    
    `ofs << "写入的数据";`
5.  关闭文件
    
    `ofs.close();`

文件打开方式：

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

**注意：** 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符

**例如：** 用二进制方式写文件 `ios::binary | ios:: out`

**示例：**

#include <fstream>
    
    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();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  文件操作必须包含头文件 fstream
 *  读文件可以利用 ofstream ，或者fstream类
 *  打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式
 *  利用<<可以向文件中写数据
 *  操作完毕，要关闭文件

#### 4.1.2 读文件 ####

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下：

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

**示例：**

#include <fstream>
    #include <string>
    void test01()
    { 
    	ifstream ifs;
    	ifs.open("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();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类
 *  利用is\_open函数可以判断文件是否打开成功
 *  close 关闭文件

### 4.2 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

#### 4.2.1 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 ：`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

**示例：**

#include <fstream>
    #include <string>
    
    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("person.txt", ios::out | ios::binary);
    	
    	//3、打开文件
    	//ofs.open("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();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  文件输出流对象 可以通过write函数，以二进制方式写数据

#### 4.2.2 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：`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

示例：

#include <fstream>
    #include <string>
    
    class Person { 
    public:
    	char m_Name[64];
    	int m_Age;
    };
    
    void test01()
    { 
    	ifstream ifs("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();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

*  文件输入流对象 可以通过read函数，以二进制方式读数据

## 5 模板（泛型编程） ##

### 5.1 模板的概念 ###

模板就是建立**通用的模具**，大大**提高复用性**

例如生活中的模板

一寸照片模板：

![在这里插入图片描述][20210305123757718.png_pic_center]

PPT模板：  
![在这里插入图片描述][20210305123827464.png_pic_center]

模板的特点：

*  模板不可以直接使用，它只是一个框架
 *  模板的通用并不是万能的

### 5.2 函数模板 ###

*  C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板
 *  C++提供两种模板机制:**函数模板**和**类模板**

#### 5.2.1 函数模板语法 ####

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个**虚拟的类型**来代表。

**语法：**

template<typename T>
    函数声明或定义

**解释：**

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

**示例：**

//交换整型函数
    void swapInt(int& a, int& b)
    { 
    	int temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    
    //交换浮点型函数
    void swapDouble(double& a, double& b)
    { 
    	double temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    
    //利用模板提供通用的交换函数
    template<typename T>
    void mySwap(T& a, T& b)
    { 
    	T temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    
    void test01()
    { 
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	
    	//swapInt(a, b);
    
    	//利用模板实现交换
    	//1、自动类型推导
    	mySwap(a, b);
    
    	//2、显示指定类型
    	mySwap<int>(a, b);
    
    	cout << "a = " << a << endl;
    	cout << "b = " << b << endl;
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  函数模板利用关键字 template
 *  使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
 *  模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

#### 5.2.2 函数模板注意事项 ####

注意事项：

*  自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
 *  模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

**示例：**

//利用模板提供通用的交换函数
    template<class T>
    void mySwap(T& a, T& b)
    { 
    	T temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    
    
    // 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
    void test01()
    { 
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	char c = 'c';
    
    	mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
    	//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
    }
    
    
    // 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
    template<class T>
    void func()
    { 
    	cout << "func 调用" << endl;
    }
    
    void test02()
    { 
    	//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
    	func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

#### 5.2.3 函数模板案例 ####

案例描述：

*  利用函数模板封装一个排序的函数，可以对**不同数据类型数组**进行排序
 *  排序规则从大到小，排序算法为**选择排序**
 *  分别利用**char数组**和**int数组**进行测试

示例：

//交换的函数模板
    template<typename T>
    void mySwap(T &a, T&b)
    { 
    	T temp = a;
    	a = b;
    	b = temp;
    }
    
    
    template<class T> // 也可以替换成typename
    //利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
    void mySort(T arr[], int len)
    { 
    	for (int i = 0; i < len; i++) { 
    		int max = i; //最大数的下标
    		for (int j = i + 1; j < len; j++) { 
    			if (arr[max] < arr[j]) { 
    				max = j;
    			}
    		}
    		if (max != i) {  //如果最大数的下标不是i，交换两者
    			mySwap(arr[max], arr[i]);
    		}
    	}
    }
    template<typename T>
    void printArray(T arr[], int len)
    { 
    	for (int i = 0; i < len; i++) { 
    		cout << arr[i] << " ";
    	}
    	cout << endl;
    }
    void test01()
    { 
    	//测试char数组
    	char charArr[] = "bdcfeagh";
    	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
    	mySort(charArr, num);
    	printArray(charArr, num);
    }
    
    void test02()
    { 
    	//测试int数组
    	int intArr[] = {  7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
    	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
    	mySort(intArr, num);
    	printArray(intArr, num);
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

#### 5.2.4 普通函数与函数模板的区别 ####

**普通函数与函数模板区别：**

*  普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
 *  函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
 *  如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

**示例：**

//普通函数
    int myAdd01(int a, int b)
    { 
    	return a + b;
    }
    
    //函数模板
    template<class T>
    T myAdd02(T a, T b)  
    { 
    	return a + b;
    }
    
    //使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
    void test01()
    { 
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	char c = 'c';
    	
    	cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99
    
    	//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换
    
    	myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

#### 5.2.5 普通函数与函数模板的调用规则 ####

调用规则如下：

1.  如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
2.  可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
3.  函数模板也可以发生重载
4.  如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

**示例：**

//普通函数与函数模板调用规则
    void myPrint(int a, int b)
    { 
    	cout << "调用的普通函数" << endl;
    }
    
    template<typename T>
    void myPrint(T a, T b) 
    {  
    	cout << "调用的模板" << endl;
    }
    
    template<typename T>
    void myPrint(T a, T b, T c) 
    {  
    	cout << "调用重载的模板" << endl; 
    }
    
    void test01()
    { 
    	//1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
    	// 注意 如果告诉编译器 普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	myPrint(a, b); //调用普通函数
    
    	//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
    	myPrint<>(a, b); //调用函数模板
    
    	//3、函数模板也可以发生重载
    	int c = 30;
    	myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板
    
    	//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
    	char c1 = 'a';
    	char c2 = 'b';
    	myPrint(c1, c2); //调用函数模板
    }
    
    int main() { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

#### 5.2.6 模板的局限性 ####

**局限性：**

*  模板的通用性并不是万能的

**例如：**

template<class T>
    	void f(T a, T b)
    	{  
        	a = b;
        }

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：

template<class T>
    	void f(T a, T b)
    	{  
        	if(a > b) {  ... }
        }

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些**特定的类型**提供**具体化的模板**

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    #include <string>
    
    class Person { 
    public:
    	Person(string name, int age)
    	{ 
    		this->m_Name = name;
    		this->m_Age = age;
    	}
    	string m_Name;
    	int m_Age;
    };
    
    //普通函数模板
    template<class T>
    bool myCompare(T& a, T& b)
    { 
    	if (a == b) { 
    		return true;
    	} else { 
    		return false;
    	}
    }
    
    
    //具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
    //具体化优先于常规模板
    template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
    { 
    	if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age) { 
    		return true;
    	} else { 
    		return false;
    	}
    }
    
    void test01()
    { 
    	int a = 10;
    	int b = 20;
    	//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
    	bool ret = myCompare(a, b);
    	if (ret) { 
    		cout << "a == b " << endl;
    	} else { 
    		cout << "a != b " << endl;
    	}
    }
    
    void test02()
    { 
    	Person p1("Tom", 10);
    	Person p2("Tom", 10);
    	//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
    	//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
    	bool ret = myCompare(p1, p2);
    	if (ret) { 
    		cout << "p1 == p2 " << endl;
    	} else { 
    		cout << "p1 != p2 " << endl;
    	}
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
 *  学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

### 5.3 类模板 ###

#### 5.3.1 类模板语法 ####

类模板作用：

*  建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个**虚拟的类型**来代表。

**语法：**

template<typename T>
    类

**解释：**

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

**示例：**

#include <string>
    //类模板
    template<class NameType, class AgeType> 
    class Person { 
    public:
    	Person(NameType name, AgeType age)
    	{ 
    		this->mName = name;
    		this->mAge = age;
    	}
    	void showPerson()
    	{ 
    		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    	}
    
    public:
    	NameType mName;
    	AgeType mAge;
    };
    
    void test01()
    { 
    	// 指定NameType 为string类型，AgeType 为 int类型
    	Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
    	P1.showPerson();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

#### 5.3.2 类模板与函数模板区别 ####

类模板与函数模板区别主要有两点：

1.  类模板没有自动类型推导的使用方式
2.  类模板在模板参数列表中可以有默认参数

**示例：**

#include <string>
    //类模板
    template<class NameType, class AgeType = int> 
    class Person { 
    public:
    	Person(NameType name, AgeType age)
    	{ 
    		this->mName = name;
    		this->mAge = age;
    	}
    	void showPerson()
    	{ 
    		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    	}
    public:
    	NameType mName;
    	AgeType mAge;
    };
    
    //1、类模板没有自动类型推导的使用方式
    void test01()
    { 
    	// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
    	Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
    	p.showPerson();
    }
    
    //2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
    void test02()
    { 
    	Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
    	p.showPerson();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  类模板使用只能用显示指定类型方式
 *  类模板中的模板参数列表可以有默认参数

#### 5.3.3 类模板中成员函数创建时机 ####

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

*  普通类中的成员函数一开始就可以创建
 *  类模板中的成员函数在调用时才创建

**示例：**

class Person1 { 
    public:
    	void showPerson1()
    	{ 
    		cout << "Person1 show" << endl;
    	}
    };
    
    class Person2 { 
    public:
    	void showPerson2()
    	{ 
    		cout << "Person2 show" << endl;
    	}
    };
    
    template<class T>
    class MyClass { 
    public:
    	T obj;
    
    	//类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成
    	void fun1() {  obj.showPerson1(); }
    	void fun2() {  obj.showPerson2(); }
    };
    
    void test01()
    { 
    	MyClass<Person1> m;
    	
    	m.fun1();
    
    	//m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
    }
    
    int main() { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

#### 5.3.4 类模板对象做函数参数 ####

学习目标：

*  类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

1.  指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
2.  参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
3.  整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

**示例：**

#include <string>
    //类模板
    template<class NameType, class AgeType = int> 
    class Person { 
    public:
    	Person(NameType name, AgeType age)
    	{ 
    		this->mName = name;
    		this->mAge = age;
    	}
        
    	void showPerson()
    	{ 
    		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    	}
        
    public:
    	NameType mName;
    	AgeType mAge;
    };
    
    //1、指定传入的类型
    void printPerson1(Person<string, int> &p) 
    { 
    	p.showPerson();
    }
    void test01()
    { 
    	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
    	printPerson1(p);
    }
    
    //2、参数模板化
    template <class T1, class T2>
    void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
    { 
    	p.showPerson();
    	cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
    	cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
    }
    
    void test02()
    { 
    	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
    	printPerson2(p);
    }
    
    //3、整个类模板化
    template<class T>
    void printPerson3(T & p)
    { 
    	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
    	p.showPerson();
    
    }
    
    void test03()
    { 
    	Person <string, int >p("唐僧", 30);
    	printPerson3(p);
    }
    
    int main() { 
    	test01();
    	test02();
    	test03();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

*  通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
 *  使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

#### 5.3.5 类模板与继承 ####

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

*  当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
 *  如果不指定，编译器无法给子类分配内存
 *  如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

**示例：**

template<class T>
    class Base { 
    	T m;
    };
    
    //class Son:public Base //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
    class Son :public Base<int> {  }；  // 必须指定一个类型
    
    void test01() { Son c;}
    
    //类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
    template<class T1, class T2>
    class Son2 :public Base<T2> { 
    public:
    	Son2()
    	{ 
    		cout << typeid(T1).name() << endl;
    		cout << typeid(T2).name() << endl;
    	}
    };
    
    void test02()
    { 
    	Son2<int, char> child1;
    }
    
    
    int main() { 
    	test01();
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

#### 5.3.6 类模板成员函数类外实现 ####

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

**示例：**

#include <string>
    
    //类模板中成员函数类外实现
    template<class T1, class T2>
    class Person { 
    public:
    	//成员函数类内声明
    	Person(T1 name, T2 age);
    	void showPerson();
    
    public:
    	T1 m_Name;
    	T2 m_Age;
    };
    
    //构造函数 类外实现
    template<class T1, class T2>
    Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
    { 
    	this->m_Name = name;
    	this->m_Age = age;
    }
    
    //成员函数 类外实现
    template<class T1, class T2>
    void Person<T1, T2>::showPerson()
    { 
    	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }
    
    void test01()
    { 
    	Person<string, int> p("Tom", 20);
    	p.showPerson();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

#### 5.3.7 类模板分文件编写 ####

学习目标：

*  掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

*  类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

*  解决方式1：直接包含.cpp源文件
 *  解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

**示例：**

person.hpp 中代码：

#pragma once
    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <string>
    
    template<class T1, class T2>
    class Person { 
    public:
    	Person(T1 name, T2 age);
    	void showPerson();
        
    public:
    	T1 m_Name;
    	T2 m_Age;
    };
    
    //构造函数 类外实现
    template<class T1, class T2>
    Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
    { 
    	this->m_Name = name;
    	this->m_Age = age;
    }
    
    //成员函数 类外实现
    template<class T1, class T2>
    void Person<T1, T2>::showPerson()
    { 
    	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }

类模板分文件编写 .cpp 中代码

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    //#include "person.h"
    #include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件
    
    //解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
    #include "person.hpp"
    void test01()
    { 
    	Person<string, int> p("Tom", 10);
    	p.showPerson();
    }
    
    int main()
    { 
    	test01();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

#### 5.3.8 类模板与友元 ####

学习目标：

*  掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

**示例：**

#include <string>
    
    //2、全局函数配合友元 类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
    template<class T1, class T2> class Person;
    
    //如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
    //template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 
    
    template<class T1, class T2>
    void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
    { 
    	cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
    }
    
    template<class T1, class T2>
    class Person { 
    	//1、全局函数配合友元 类内实现
    	friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
    	{ 
    		cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
    	}
    
    	//全局函数配合友元 类外实现
    	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);
    
    public:
    	Person(T1 name, T2 age)
    	{ 
    		this->m_Name = name;
    		this->m_Age = age;
    	}
    
    private:
    	T1 m_Name;
    	T2 m_Age;
    };
    
    //1、全局函数在类内实现
    void test01()
    { 
    	Person <string, int >p("Tom", 20);
    	printPerson(p);
    }
    
    //2、全局函数在类外实现
    void test02()
    { 
    	Person <string, int >p("Jerry", 30);
    	printPerson2(p);
    }
    
    int main() { 
    	//test01();
    
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

#### 5.3.9 类模板案例 ####

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

*  可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
 *  将数组中的数据存储到堆区
 *  构造函数中可以传入数组的容量
 *  提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
 *  提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
 *  可以通过下标的方式访问数组中的元素
 *  可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

**示例：**

myArray.hpp 中代码

#pragma once
    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    template<class T>
    class MyArray { 
    public:  
    	//构造函数
    	MyArray(int capacity)
    	{ 
    		this->m_Capacity = capacity;
    		this->m_Size = 0;
    		pAddress = new T[this->m_Capacity];
    	}
    
    	//拷贝构造
    	MyArray(const MyArray & arr)
    	{ 
    		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
    		this->m_Size = arr.m_Size;
    		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
    		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { 
    			//如果T为对象，而且还包含指针，必须需要重载 = 操作符，因为这个等号不是 构造 而是赋值，
    			// 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
    			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
    		}
    	}
    
    	//重载= 操作符 防止浅拷贝问题
    	MyArray& operator=(const MyArray& myarray) { 
    
    		if (this->pAddress != NULL) { 
    			delete[] this->pAddress;
    			this->m_Capacity = 0;
    			this->m_Size = 0;
    		}
    
    		this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
    		this->m_Size = myarray.m_Size;
    		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
    		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) { 
    			this->pAddress[i] = myarray[i];
    		}
    		return *this;
    	}
    
    	//重载[] 操作符 arr[0]
    	T& operator [](int index)
    	{ 
    		return this->pAddress[index]; //不考虑越界，用户自己去处理
    	}
    
    	//尾插法
    	void Push_back(const T & val)
    	{ 
    		if (this->m_Capacity == this->m_Size) { 
    			return;
    		}
            
    		this->pAddress[this->m_Size] = val;
    		this->m_Size++;
    	}
    
    	//尾删法
    	void Pop_back()
    	{ 
    		if (this->m_Size == 0) { 
    			return;
    		}
    		this->m_Size--;
    	}
    
    	//获取数组容量
    	int getCapacity()
    	{ 
    		return this->m_Capacity;
    	}
    
    	//获取数组大小
    	int	getSize()
    	{ 
    		return this->m_Size;
    	}
    
    
    	//析构
    	~MyArray()
    	{ 
    		if (this->pAddress != NULL) { 
    			delete[] this->pAddress;
    			this->pAddress = NULL;
    			this->m_Capacity = 0;
    			this->m_Size = 0;
    		}
    	}
    
    private:
    	T * pAddress;  //指向一个堆空间，这个空间存储真正的数据
    	int m_Capacity; //容量
    	int m_Size;   // 大小
    };

类模板案例—数组类封装 .cpp 中

#include "myArray.hpp"
    #include <string>
    
    void printIntArray(MyArray<int>& arr)
    { 
    	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) { 
    		cout << arr[i] << " ";
    	}
    	cout << endl;
    }
    
    //测试内置数据类型
    void test01()
    { 
    	MyArray<int> array1(10);
    	for (int i = 0; i < 10; i++) { 
    		array1.Push_back(i);
    	}
        
    	cout << "array1打印输出：" << endl;
    	printIntArray(array1);
    	cout << "array1的大小：" << array1.getSize() << endl;
    	cout << "array1的容量：" << array1.getCapacity() << endl;
    
    	cout << "--------------------------" << endl;
    
    	MyArray<int> array2(array1);
    	array2.Pop_back();
    	cout << "array2打印输出：" << endl;
    	printIntArray(array2);
    	cout << "array2的大小：" << array2.getSize() << endl;
    	cout << "array2的容量：" << array2.getCapacity() << endl;
    }
    
    //测试自定义数据类型
    class Person { 
    public:
    	Person() { } 
    	Person(string name, int age)
        { 
    		this->m_Name = name;
    		this->m_Age = age;
        }
        
    public:
    	string m_Name;
    	int m_Age;
    };
    
    void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
    { 
    	for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) { 
    		cout << "姓名：" << personArr[i].m_Name << " 年龄： " << personArr[i].m_Age << endl;
    	}
    
    }
    
    void test02()
    { 
    	//创建数组
    	MyArray<Person> pArray(10);
    	Person p1("孙悟空", 30);
    	Person p2("韩信", 20);
    	Person p3("妲己", 18);
    	Person p4("王昭君", 15);
    	Person p5("赵云", 24);
    
    	//插入数据
    	pArray.Push_back(p1);
    	pArray.Push_back(p2);
    	pArray.Push_back(p3);
    	pArray.Push_back(p4);
    	pArray.Push_back(p5);
    
    	printPersonArray(pArray);
    
    	cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
    	cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;
    }
    
    int main()
    { 
    	//test01();
    
    	test02();
    
    	system("pause");
    	return 0;
    }

总结：

能够利用所学知识点实现通用的数组

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[20210305115900715.png_pic_center]: /images/20221023/9edf807e161447f1b141c6e4b34718d9.png
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[20210305123757718.png_pic_center]: /images/20221023/e128209b43fc440da021b8477d04c9d7.png
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