C++面向对象学习笔记（一）

1. 内存分区模型

C++在执行时，将内存大方向划分为4个区域

• 代码区：函数体的二进制代码，由操作系统进行管理

• 全局区：存放全局变量和,静态变量以及常量

• 栈区：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等

• 堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收

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

程序编译后，生成exe可执行程序，执行前分为两个趋于

代码区

​ 存放cpu执行的机器指令（就是你写的代码）

​ 代码区是共享的，频繁执行的程序，只需要有一份代码即可

​ 代码区是只读的，防止程序意外修改

全局区

存放全局变量和静态变量

全局区还包含了常量区，存放字符串常量和其他常量

该区域的内存在程序结束后由操作系统释放

△显示代码△#include <iostream>
using namespace std;

//全局变量
int g_a = 20;
int g_b = 20;

//const修饰的全局变量，全局常量
const int c_g_a = 10;
int main()
{
	//局部变量,写在函数体内的
	int a = 10;
	int b = 20;
	cout << "a:" << (int)&a << endl;
	cout << "b:" << (int)&b << endl;

	cout << "g_a:" << (int)&g_a << endl;
	cout << "g_b:" << (int)&g_b << endl;

	//静态变量
	static int s_a = 10;
	cout << "s_a:" << (int)&s_a << endl;

	//常量
	//字符串常量
	cout << "hello world:" << (int)&"hello world" << endl;

	//const修饰的变量
	//const修饰的全局变量，const修饰的局部变量
	const int c_l_a = 10;
	
	cout << "c_l_a:" << (int)&c_l_a << endl;
	cout << "c_g_a:" << (int)&c_g_a << endl;

	system("pause");
	return 0;
}
​```
输出结果：

```c++
a:2130114772
b:2130114804
g_a:2061226064
g_b:2061226068
s_a:2061226072
hello world:2061216720
c_l_a:2130114836
c_g_a:2061216864

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（但是我用vs2022可以一直保留局部变量）

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

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

2. 引用

2.1 引用的基本使用

作用：给变量起别名

语法：数据类型 &别名=原名

2.2 引用的注意事项

• 引用必须初始化
• 引用在初始化后，不可以改变

2.3 引用做函数参数

作用：函数传参时，可以利用引用的技术让实参修饰形参

优点：可以简化指针修改实参

△显示代码△void mySwap01(int &a, int &b)
{
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

总结通过引用参数产生的效果和地址传递是一样的，引用的语法更清楚简单

2.4 引用做参数的返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的

注意不要返回局部变量引用

用法：函数调用作为左值（等号左边）

△显示代码△int& ref = test01();

test01() = 1000;

2.5 引用的本质

本质：引用的本质在C+=内部实现是一个指针常量

△显示代码△int& ref = a;//自动转换为 int* const ref = &a; 
ref = 20;//自动转换为 * ref = 20;

结论C++推荐使用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针编译器都帮我们做了

2.6 常量引用

作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作

在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参

void print(const int &a)

3.函数提高

3.1 函数的默认参数

形参可以有默认值

语法：返回类型值 函数名 （参数=默认值）{}

注意：

• 如果自己传入数据，则用自己传的，没有传则用默认的
• 默认参数必须在形参列表结尾
• 函数声明和实现只能有一个有默认参数

3.2 函数占位参数

函数的形参列表里可以有占位参数，用来占位，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）{}

占位参数可以有默认参数

3.3 函数重载

3.3.1 函数重载概述

作用：函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

• 同一个作用域下
• 函数名相同
• 函数参数类型不同或个数不同或顺序不同

△显示代码△void func()
{
	cout << "func的调用" << endl;
}
void func(int a)
{
	cout << "func的调用" << endl;
}
void func(double a)
{
	cout << "func的调用" << endl;
}
void func(int a,double b)
{
	cout << "func的调用" << endl;
}
void func(double a,int b)
{
	cout << "func的调用" << endl;
}

注意：

• 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

• 引用可以作为重载的条件

  注意：int &a和const int &a可以作为重载的条件。当传入变量（int a=10）时调用使用int &a的函数,当直接传入确定数值（10）时调用使用const int &a的变量。

• 函数碰到默认参数时，要排除默认参数后剩下的函数参数类型不同或个数不同或顺序不同，才可以重载。

4 类和对象

（我感觉和结构体很像，但是百度之后发现，他们默认的访问权限不一样，而且类是有继承的，结构体没有继承。）

• C++结构体内部成员变量及成员函数默认的访问级别是public,而c++类的内部成员变量及成员函数的默认访问级别是private。
• C++结构体的继承默认是public，而c++类的继承默认是private。

C++面向对象的三大特性：封装，继承，多态

C++认为万事万物皆有对象，对象上有其属性的行为

4.1 封装

4.1.1封装的意义

封装是C++面向对象三大特性之一

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

  意义一：

在设计的时候，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 }

△显示代码△#include<iostream>
using namespace std;

//设计一个圆类，计算圆周长
//圆周率
const double Π = 3.14;

//class代表一个类，类后面紧跟着的就是类名称
class circle
{
	//访问权限
	//公共权限
public:
	
	//属性
	//半径
	int m_r;

	//行为
	//获取圆的周长
	double calcuateZC()
	{
		return 2 * Π * m_r;
	}
};
int main()
{
	//通过圆类，创建具体的圆（对象）
	circle c1;
	//给圆对象的属性赋值
	c1.m_r = 10;

	cout << "圆的周长为：" << c1.calcuateZC() << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

类中的属性和行为统一称为成员

• 属性：成员属性，成员变量
• 行为：成员函数，成员方法

也可以通过行为给属性赋值

​ 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：

• public 公共权限 类内类外都可以访问呢
• protected 保护权限 类内可以访问，类外不可以
• private 私有权限 类内可以访问，类外不可以

4.1.2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

4.2 对象的初始化和清理

C++中每个对象也都会有初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置

4.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题

一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知

同样的使用完一个对象或比那辆，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：主要作用与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：主要作用与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，在名称前加上符合~
3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4. 程序在对象销毁前自动调用析构，无须手动调用，而且只会调用一次

△显示代码△class Person
{
public:
	Person()
	{
		cout << "Person构造函数调用" << endl;

	}
	
	~Person()
	{
		cout << "Perosn 析构函数调用" << endl;
	
	}
};

4.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

• 按参数分：有参构造和无参构造
• 按类型分：普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

• 括号法

Person p//无参构造函数

注意调用无参函数不要用（）

Person p(10)//有参构造函数

Person p(p1)//拷贝构造函数

• 显示法

Person p1//无参函数

Person p2 = Person (10)//有参构造函数

Person p3 = Person (p2)//拷贝构造函数

Perosn (10);匿名对象 特点：当执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象

注意：不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象

• 隐式转换法

Person p4 = 10

Person p5 = p4//拷贝构造

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
• 值传递的方式给函数传值
• 以值方式返回局部对象

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下，C++编译器至少会给一个类添加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++不再提供默认无参构造，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

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

（深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

带来的问题：堆区的内存重复释放

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

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

4.2.6 初始化列表

作用：

C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造函数（）：属性1（值1），属性2（值2）...{}

△显示代码△class person
{
public:
	/*传统初始化操作
	person(int a, int b, int c)
	{
		m_a = a;
		m_b = b;
		m_c = c;
	}*/

	//初始化列表初始化属性值
	person() :m_a(10), m_b(20), m_c(30)
	//person(int a,int b, int c,):m_a(a),m_b(b),m_c(c)
	{

	}

	int m_a;
	int m_b;
	int m_c;
};
void test01()
{
	person p;
	//person p(10, 20, 30);
	cout << "m_a=" << p.m_a << " m_b=" << p.m_b << " m_c=" << p.m_c << endl;
}

4.2.7 类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类中的对象，我们称该成员为对象成员

如：

△显示代码△class A {};
class B
{
	A a;
};

注意：

当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身

析构时顺序与构造相反

4.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，成为静态成员

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

• 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

(1)静态成员变量

△显示代码△class person
{
public:

	//类内声明
	static int m_a;
};
//类外初始化
int person::m_a = 100;

void test01()
{
	person p;
	cout << p.m_a << endl;

	person p1;
	p.m_a = 200;
	cout << p.m_a << endl;//输出值为200（所有对象共享同一份数据）

}

静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据

因此静态成员变量有两种访问方式

1. 通过对象进行访问

2. 通过类名进行访问

△显示代码△	cout << p.m_a << endl;
	cout << person::m_a << endl;

注意：静态成员变量也是有访问权限的。

(2)静态成员函数

△显示代码△void test01()
{
	//通过对象访问
	person p;
	p.func();

	//通过类名访问
	person::func();

}
int main()

{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

注意：静态成员函数也是有访问权限的