C++ 类和对象

类和对象

C++面向对象的三大特性为：封装、继承、多态

封装#

• 成员变量私有化，提供公共的getter和setter给外界去访问成员变量
• 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

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 ：成员在类内可以访问，类外也可以访问
  • 2.protected  保护权限 ：成员在类内可以访问，类外不可以访问，子类可以访问父类的保护权限的内容
  • 3.private  私有权限 ：成员在类内可以访问，类外不可以访问， 子类不能访问父类的私有权限的内容
• struct与class的区别
  • struct 默认权限是公共的 public
  • class 默认权限是私有的 private
• 成员属性应设置为私有
  • 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

   

对象的初始化和清理#

对象的初始化和清理是非常重要的安全问题

  一个对象或者变量没有初始化状态，对其使用后果是未知的

  同样的使用完一个对象或者变量，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对象的初始化和清理问题
• 如果我们不提供构造和析构，编译器会提供，编译器提供的构造和析构函数是空实现。
  • 构造函数：主要作用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，无需手动实现
  • 析构函数：主要作用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，无需手动调用，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
• 函数名称用于类名相同，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函数，无需手动调用，而且只会调用一次

 

Person p1； // 无参构造

Person p2 = Person(10);  // 有参构造

Person p3 = Person(p2);  //  拷贝构造

Person(10);  //  匿名对象  特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象。

隐式转换法

Person p4 = 10;  //  相当于写了 Person p4 = Person(10); 有参构造

Person p5 = p4;  //  拷贝构造

拷贝函数的调用时机#

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
• 值传递的方式给参数传值
• 以值方式返回局部对象
• C++默认添加拷贝构造函数

深拷贝与浅拷贝#

• 编译器默认提供的拷贝函数为浅拷贝
• 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

当成员属性中有指针类型手动开辟内存空间存储的属性，在析构函数中需要delete释放对应的内存区域

当进行浅拷贝操作时，会出现堆区内存重复释放的问题

此时，需要进行深拷贝解决。 

• 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

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

  • 静态成员的访问：

    • 通过对象访问: person1.name
    • 通过类名访问：Person::name
• 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 

 

对象模型和this指针#

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，算作对象占用的内存空间

成员函数、静态变量等都不占用对象的内存空间

 

• 空对象占用内存空间为1个字节
  • C++编译器会给每个空对象也分配一个字节的空间，是为了区分空对象占内存的位置
  • 每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址

 

this指针概念#

每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哪个对象调用是自己的？

C++通过特殊的对象指针，如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指针是隐含没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

空指针访问成员函数#

C++中空指针也可以调用成员函数，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

const修饰成员函数#

• 常函数
  • 成员函数后加const后我们称这个函数为常函数
  • 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

 

友元#

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，就需要用到友元技术

友元的目的就是让一个函数或者类访问领一个类中私有成员

友元的关键字为friend

• 友元的三种实现
  • 全局函数作友元
    • 在类中用friend声明可以访问的全局函数
    • friend void func();
  • 类作友元
    • 在类中用friend声明可以访问的类
    • friend class FriendClass; 
  • 成员函数作友元 
    • 在类中用friend声明可以访问的类的成员函数
    • friend void FriendClass::func();

 

 

继承#

• 语法：class 子类 :  继承方式  父类
• 父类中私有属性，任何继承方式都访问不到
• 父类中的非静态属性都会被继承下去
• 私有属性也会被继承下去，但是被隐藏无法访问（会占用内存空间）
• 多继承
  • 语法：class 子类 ： 继承方式 父类1，继承方式 父类2 ...

继承方式#

• 公共继承
  • 父类中的公共权限和保护权限字段到子类中不变
• 保护继承（保护权限：类外不可访问）
  • 父类中的公共权限和保护权限字段变为保护权限字段
• 私有继承
  • 父类中的公共权限和保护权限字段变为私有权限字段

子类父类中同名（静态）属性的处理方法#

• 子类中的同名属性直接使用子类访问即可
• 父类中的同名属性需要加作用域访问
  • 语法：子类 . 父类 : : 属性
• 静态（static）属性：编译阶段分配内存，类内声明，类外初始化
  • 调用语法与非静态属性一样

 

虚继承#

• 继承之前 加上virtual关键字 变为虚继承
• 用途：解决菱形继承问题

  

• 原理：虚继承不继承数据而是改为继承指针，指针指向唯一的那份数据