（九）羽夏看C语言——C++番外篇

写在前面

此系列是本人一个字一个字码出来的，包括示例和实验截图。本人非计算机专业，可能对本教程涉及的事物没有了解的足够深入，如有错误，欢迎批评指正。 如有好的建议，欢迎反馈。码字不易，如果本篇文章有帮助你的，如有闲钱，可以打赏支持我的创作。如想转载，请把我的转载信息附在文章后面，并声明我的个人信息和本人博客地址即可，但必须事先通知我。

你如果是从中间插过来看的，请仔细阅读 （一）羽夏看C语言——简述 ，方便学习本教程。本篇是C++番外篇，会将零碎的东西重新集合起来介绍，可能会与前面有些重复或重合。

☀️ 封装

将函数定义到结构体内部，就是封装。

☀️ 类

带有函数的结构体，称为类。

☀️ 成员函数

结构体里面的函数，称为成员函数。

☀️ 结构体传参

1️⃣ 直接使用结构体传参

#include <iostream>
using namespace std;

struct my_struct
{
    int a;
    int b;
    int c;
};

int mplus(my_struct &struct_)
{
    return  struct_.a + struct_.b + struct_.c;
}

int main()
{
    my_struct struct_ = { 1,2,3 };
    int res = mplus(struct_);
    printf_s("%d", res);
    system("pause");
    return 0;
}

    my_struct struct_ = { 1,2,3 };
 mov         dword ptr [struct_],1
 mov         dword ptr [ebp-10h],2
 mov         dword ptr [ebp-0Ch],3
    int res = mplus(struct_);
 sub         esp,0Ch
 mov         eax,esp
 mov         ecx,dword ptr [struct_]
 mov         dword ptr [eax],ecx
 mov         edx,dword ptr [ebp-10h]
 mov         dword ptr [eax+4],edx
 mov         ecx,dword ptr [ebp-0Ch]
 mov         dword ptr [eax+8],ecx
 call        mplus (0C912C0h)
 add         esp,0Ch
 mov         dword ptr [res],eax

2️⃣ 使用结构体指针/引用传参

#include <iostream>
using namespace std;

struct my_struct
{
    int a;
    int b;
    int c;
};

int mplus(my_struct& struct_)
{
    return  struct_.a + struct_.b + struct_.c;
}

int main()
{
    my_struct struct_ = { 1,2,3 };
    int res = mplus(struct_);
    printf_s("%d", res);
    system("pause");
    return 0;
}

    my_struct struct_ = { 1,2,3 };
 mov         dword ptr [struct_],1
 mov         dword ptr [ebp-10h],2
 mov         dword ptr [ebp-0Ch],3
    int res = mplus(struct_);
 lea         eax,[struct_]
 push        eax
 call        mplus (01A12C0h)
 add         esp,4
 mov         dword ptr [res],eax

故尽量使用结构体指针传参

3️⃣ 封装使用

#include <iostream>
using namespace std;

struct my_struct
{
    int a;
    int b;
    int c;

    int mplus()
    {
        return  a + b + c;
    }
};

int main()
{
    my_struct struct_ = { 1,2,3 };
    int res = struct_.mplus();
    printf_s("%d", res);
    system("pause");
    return 0;
}

生成的反汇编同 2️⃣

函数并不属于这个结构体，这样做仅仅是为了使用方便，但虚函数会多占用4个字节（无论多少个）。

☀️ this指针

struct my_struct
{
    int a;
    int b;
    int c;

    void init(int a,int b,int c)
    {
        this -> a = a;
        this -> b = b;
        this -> c = c;
    }

    int mplus()
    {
        return  a + b + c;
    }
};

    my_struct struct_ ;
    struct_.init(1, 2, 3);
 push        3
 push        2
 push        1
 lea         ecx,[struct_]  //传地址到ecx，即this指针
 call        my_struct::init (05A12C0h)
    int res = struct_.mplus();
 lea         ecx,[struct_]  //传地址到ecx，即this指针
 call        my_struct::mplus (05A1320h)
 mov         dword ptr [res],eax

void init(int a,int b,int c)
    {
 push        ebp
 mov         ebp,esp
 sub         esp,0CCh
 push        ebx
 push        esi
 push        edi
 push        ecx
 lea         edi,[ebp-0CCh]
 mov         ecx,33h
 mov         eax,0CCCCCCCCh
 rep stos    dword ptr es:[edi]
 pop         ecx
 mov         dword ptr [this],ecx  //this指针
        this->a = a;
 mov         eax,dword ptr [this]
 mov         ecx,dword ptr [a]
 mov         dword ptr [eax],ecx
        this->b = b;
 mov         eax,dword ptr [this]
 mov         ecx,dword ptr [b]
 mov         dword ptr [eax+4],ecx
        this->c = c;
 mov         eax,dword ptr [this]
 mov         ecx,dword ptr [c]
 mov         dword ptr [eax+8],ecx
    }
 pop         edi
 pop         esi
 pop         ebx
 mov         esp,ebp
 pop         ebp
 ret         0Ch

this指针是编译器默认传入的，通常都会使用ecx进行参数的传递。
成员函数都有this指针,无论是否使用。
this指针不能做++和--等运算，不能重新被赋值。
this指针不占用结构体的宽度。

☀️ 构造函数

与类同名且没有返回值
创建对象的时候执行/主要用于初始化
可以有多个(最好有一个无参的)，称为重载其他函数也可以重载
编译器不要求必须提供

☀️ 析构函数

只能有一个析构函数，不能重载
不能带任何参数
不能带返回值
主要用于清理工作
编译器不要求必须提供

☀️ 在堆中创建对象

new = malloc + 构造函数
delete = free + 析构函数

int* p = new int;
delete p;

int* p = new int[3];
delete[] p;

☀️ 引用

int main()
{
    int x = 2;
    int& ref = x;   //定义引用类型
    ref = 3;
    printf("%d",ref);   //输出为3
    return 0;
}

引用必须赋初始值，且只能指向一个变量，“从一而终”。
对引用赋值，是对其指向的变量赋值，而并不是修改引用本身的值。
对引用做运算，就是对其指向的变量做运算，而不是对引用本身做运算。
引用类型就是一个“弱化了的指针”。

☀️ 常引用

void show(const int& content)   //函数内部无法修改content的值
{
    content = 5;    //编译器检查，编译不通过
    printf("%d",content);
}

☀️ 面向对象程序设计之继承与封装

class Person
{
    int age;
    char sex;
public:
    Person(int age,char sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
    }
    void setAge(int age)
    {
        age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
    }

    void setSex(char sex)
    {
        this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
    }
};

class Teacher:public Person //注意不能少了public
{
    int grade;
public:
    Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
        SetGrade(grade);
    }
    void SetGrade(int grade)
    {
        this ->grade = grade < 0 ?  0 :  grade;
    }
};

➡️ 分析
1️⃣ setAge/setSex/SetGrade系列函数的设计是为了输入的数据更加可控，封装性更好。
2️⃣ Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)中若没有:Person(age,sex)，则默认调用Person()进行构造。如果Person没有这个函数，编译器就会报错。

☀️ 面向对象程序设计之多态

class Person
{
    int age;
    char sex;
public:
    Person(int age,char sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
    }
    void setAge(int age)
    {
        age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
    }

    void setSex(char sex)
    {
        this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
    }

    virtual void show()     //利用虚函数实现多态
    {
        printf("%d %d ",age,sex);
    }
};

class Teacher:public Person
{
    int grade;
public:
    Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
        SetGrade(grade);
    }
    void SetGrade(int grade)
    {
        this ->grade = grade < 0 ?  0 :  grade;
    }

    void show() //重写实现，共用接口
    {
        Person::show();
        printf("%d",grade);
    }
};

//调用此函数，就能实现打印Person或Teacher里的数据
void Print(Person& per)
{
    per.show();
}

☀️ 纯虚函数

虚函数目的是提供一个统一的接口，被继承的子类重载，以多态的形式被调用。
如果基类中的函数没有任何实现的意义，那么可以定义成纯虚函数：
virtual 返回类型函数名(参数列表) = 0;
含有纯虚函数的类被称为抽象类，不能创建对象。
虚函数可以被直接使用，也可以被子类重载以后以多态的形式调用，而纯虚函数必须在子类中实现该函数才可以使用。

☀️ 虚表

以下是实现代码

#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace  std;

class Person
{
    int age;
    char sex;
public:
    Person(int age, char sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
    }
    void setAge(int age)
    {
        age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
    }

    void setSex(char sex)
    {
        this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
    }

    virtual void show()     //利用虚函数实现多态
    {
        printf("%d %d ", age, sex);
    }
    virtual void whoami()
    {
        puts("Person");
    }
};

class Teacher :public Person
{
    int grade;
public:
    Teacher(int age, char sex, int grade) :Person(age, sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
        SetGrade(grade);
    }
    void SetGrade(int grade)
    {
        this->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
    }

    void show() //重写实现，共用接口
    {
        Person::show();
        printf("%d", grade);
    }

    void whoami()
    {
        puts("Teacher");
    }
};

void Print(Person& per)
{
    per.show();
}

void whoami(Person& per)
{
    per.whoami();
}

int main()
{
    Teacher t(20, 'b', 20);
    Print(t);
    whoami(t);
    system("pause");
    return 0;
}

通过下断点，我们发现t变量不同之处：

在t的Person里多了一个成员__vfptr，这个指向虚表的指针，我们看一下内存布局。

经过检验，里面的值是函数地址，第一个是指向Teacher里面的show函数的地址，第二个是指向Teacher里面的whoami的地址，这就是所谓的虚表。看编译器如何利用虚表实现多态，看下面的反汇编：

void whoami(Person& per)
{
 push        ebp
 mov         ebp,esp
 sub         esp,0C0h
 push        ebx
 push        esi
 push        edi
 lea         edi,[ebp-0C0h]
 mov         ecx,30h
 mov         eax,0CCCCCCCCh
 rep stos    dword ptr es:[edi]
    per.whoami();
 mov         eax,dword ptr [per]
 mov         edx,dword ptr [eax]
 mov         esi,esp
//获取per地址的第一个成员，即为__vfptr。
 mov         ecx,dword ptr [per]
//由于whoami在虚表的第二个位置，故需要edx+4才是它的地址
 mov         eax,dword ptr [edx+4]
 call        eax

☀️ 模板

示例

template<c1ass T>
void Sort(T* arr,int nLength)
{
    int i;
    int k;
    for(i=0;i<nLength-1;i++)
    {
        for(k=0;k<nLength-1-i;k++)
        {
            if(arr[k]>arr[k+1])
            {
                T temp =arr[k];
                arr[k]= arr[k+1];
                arr[k+1]=temp;
            }
        }
    }
}

本质

编译器帮我们生成函数，T有多少种，编译器就生成多少个此函数。

☀️ 抽象类

作用：作为标准规范，方便对子类管理

含有纯虚函数的类，称为抽象类(Abstract Class)
抽象类也可以包含普通的函数
抽象类不能实例化

☀️ 拷贝构造函数

拷贝构造函数由编译器提供，不需编写，他会把原对象数据原封不动的复制到目标对象，称之为浅拷贝。

#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace  std;

class Person
{
    int age;
    char sex;
public:
    Person(int age, char sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
    }
    void setAge(int age)
    {
        age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
    }

    void setSex(char sex)
    {
        this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
    }

    void show()
    {
        printf("%d %d ", age, sex);
    }
};

int main()
{
    Person p0(20,'b');
    Person p(p0);
    p.show();
}

如果类里面有指针，且赋值的数据是内容不是简单的地址，需要自己重写。

class Person
{
    int age;
    char sex;
public:
    Person(int age, char sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
    }
};

class Teacher :public Person
{
    int grade;
public:
    Teacher(int age, char sex, int grade) :Person(age, sex)
    {
        setAge(age);
        setSex(sex);
        SetGrade(grade);
    }
    void SetGrade(int grade)
    {
        this->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
    }
    /*下面是拷贝构造函数*/
    Teacher(const Teacher& t):Person(t)
    {
        //除了父类全部由自己实现
    }
    /*Person(t)如果没有，父类的拷贝构造需要自己实现*/
};

☀️ 赋值重载

如下是示例

CBase& operator=(const CBase& ref)
{
    m_nLength = ref.m_nLength;
    if(m_pBuFfer != NULL)
        delete[] m_pBuffer;
    m_pBuffer = new char[m_nLength];
    memcpy(m_pBufFer,ref.m_pBuffer,m_nLength);
    return *this;
}

CSub& operator= ( const CSub& ref)
{
    CBase::operator= (ref);
    m_nIndex = ref.m_nIndex;
    return *this;
}

为什么拷贝构造函数不能这样写?
子类能全盘继承父类的在何东西，除了构造函数和析构函数，所以不能在函数体中显式调用父类的拷贝构造。

☀️ 友元

友元破坏了C++面向对象的封装特性，不推荐使用。

class CObject
{
    friend void Print0bject(cobject* pObject);
    //告诉编译器Print0bject函数可以访问我的私有成员
private:
    int x;
public:
    CObject(){}
    CObject(int x)
    {
        this -> x = x;
    }
};
void Printobject(cobject* pObject)
{
    printf("%d \n",pObject->x);
}

TestFriend类中的函数都可以直接访问MyObject中的私有成员，但只是单向的。

class MyObject
{
    friend class TestFriend;
private:
    int x;
public:
    My0bject(){}
    MyObject(int x)
    {
        this -> x =x;
    }

};

class TestFriend
{
public:
void Fn(My0bject* pObject)
{
    printf("%d tn", pObject->x);
}

☀️ 内部类

内部类和外部类之间的私有成员无法互通，如果一个类只在模块内部使用，则可以实现类名隐藏。

☀️ 命名空间（namespace）

运用命名空间可以解决命名冲突问题

所有没有明确命名的命名空间都在全局命名空间

#include <iostream>
using namespace x;

int Test()
{
    return 0;
}

int main()
{
    ::Test();   //如果x命名空间也有Test函数，可用此方式
    system("pause");
    return 0;
}

☀️ `static` 关键字

将变量和函数私有的全局化，声明在类里不属于此类的成员。

class CBase
{
public:
    CBase(int x,int y);
    static int GetSum();    //声明静态成员函数
private:
    int x,y;
    static int Sum;        //声明静态数据成员
}
int CBase::Sum = 10;       //定义并初始化静态数据成员

☀️ 面向对象设计中的`static`之静态数据成员

1️⃣ 静态数据成员存储在全局数据区，且必须初始化
2️⃣ 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则
3️⃣ 类的静态数据成员有两种访问形式:
类对象名.静态数据成员名、类类型名::静态数据成员名
4️⃣ 同全局变量相比,使用静态数据成员可以避免命名冲突和实现信息隐藏
5️⃣ 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
6️⃣ 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数
7️⃣ 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员
8️⃣ 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员

☀️ `static` 实现单实例模式

class CSingleton
{
public:
    static CSingieton* GetInstance()
    {
        if(m_pInstance == NULL)
            m_pInstance = new CSingleton();
        return m_pInstance;
    }

private:
    CSingleton(){}
    static CSingleton* m_pinstance; //定义静态成员
};
CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;//初始化静态成员

int main(int argc, char* agrv[])
{
    CSingleton* p1= CSingleton::GetInstance();
    CSingleton* p2= CSingleton::GetInstance();
    //p1和p2的值是一样的
    return 0;
}

☀️ C++碎碎念

继承：继承就是数据的复制，减少重复代码的编写
继承不仅仅局限于父类，它会把父类继承到的东西全部拿来
如果子类(记为A)有和父类(记为B)相同的成员，以子类为准，如果非要使用父类的重名成员(记为C)，则通过A.B::C引用
struct和class里的私有成员不是绝对不能访问的，只是不能直接引用，需要用指针获取。
class与struct的区别:
编译器默认class中的成员为private，而struct中的成员为public。继承也是如此，class继承注意在继承符号面的public不要漏下。
父类的指针可以指向子类的对象
操作符重载（在类里面，只是方便写代码而设计）
面向过程设计中的static：“私有”的全局变量

posted @ 2021-09-09 14:14 寂静的羽夏阅读(771) 评论(0) 编辑收藏举报

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羽夏的博客

一个热爱计算机技术的菜鸟

（九）羽夏看C语言——C++番外篇

写在前面

☀️ 封装

☀️ 类

☀️ 成员函数

☀️ 结构体传参

☀️ this指针

☀️ 构造函数

☀️ 析构函数

☀️ 在堆中创建对象

☀️ 引用

☀️ 常引用

☀️ 面向对象程序设计之继承与封装

☀️ 面向对象程序设计之多态

☀️ 纯虚函数

☀️ 虚表

☀️ 模板

☀️ 抽象类

☀️ 拷贝构造函数

☀️ 赋值重载

☀️ 友元

☀️ 内部类

☀️ 命名空间（namespace）

☀️ `static` 关键字

☀️ 面向对象设计中的`static`之静态数据成员

☀️ `static` 实现单实例模式

☀️ C++碎碎念

公告

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写在前面

☀️ 封装

☀️ 类

☀️ 成员函数

☀️ 结构体传参

☀️ this指针

☀️ 构造函数

☀️ 析构函数

☀️ 在堆中创建对象

☀️ 引用

☀️ 常引用

☀️ 面向对象程序设计之继承与封装

☀️ 面向对象程序设计之多态

☀️ 纯虚函数

☀️ 虚表

☀️ 模板

☀️ 抽象类

☀️ 拷贝构造函数

☀️ 赋值重载

☀️ 友元

☀️ 内部类

☀️ 命名空间（namespace）

☀️ static 关键字

☀️ 面向对象设计中的static之静态数据成员

☀️ static 实现单实例模式

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☀️ `static` 关键字

☀️ 面向对象设计中的`static`之静态数据成员

☀️ `static` 实现单实例模式