C++核心编程--引用、函数高级、类和对象、文件操作
1、内存分区模型
c++程序执行时，将内存大方向分为四个区域：
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，程序结束时有操作系统回收
内存四个区域意义：
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
程序运行前：
在程序编译后，生成了exe代码可执行程序，未执行该程序前分为两个区域
1.1、程序运行前：全局区、代码区
代码区：
存放cpu执行执行的机器指令
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
全局区还包括常量区，字符串常量和其他变量也存放在此
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放
全局区：全局变量、静态变量、static关键字；常量：字符串常量、const修饰的全局变量（全局常量）。
不在全局区：局部变量，const修饰的局部变量（局部常量）。
总结：1、在程序运行之前分为全局区和代码区
2、代码区特点是共享和只读
3、全局区存放全局变量、静态变量、常量
4、常量区存放const修饰的全局常量和字符串常量
1.2、程序运行后：栈区、堆区
栈区：由编程器自动分配释放、存在函数的参数值，局部变量等；
注意事项：不要返回局部变量地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
第一次可以打印正确的数字，是因为编译器做了保留，第二次这个数据就不保留了。
堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时有操作系统回收。在c++中，利用new关键字开辟内存。
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
int a = new int（10）； 10 代表新建数据10 释放数据 delete a;
new创建数组：
int arr = new int[10]; 10代表十个元素 释放数据 delete[] arr;
2、引用
2.1、引用基本语法
引用：给变量起别名；
语法：数据类型 &别名 = 原名
2.2、引用注意事项
1、引用必须初始化；int &b；错误
2、引用一旦初始化后，就不可以更改
2.3、引用做函数参数
作用：函数传值时，可以利用引用的技术让形参修饰实参；函数名（数据类型 &变量，数据类型 &变量）。
优点：可以简化指针修改实参
总结：通过引用参数产生的效果通按地址传递是一样的，引用的语法更简单
2.4、引用做函数返回值
1、不要返回局部变量的引用
局部变量：存放栈区，函数运行完释放
2、函数的调用可以作为左值；返回静态变量引用。
左值：等号左边的数据
如果函数的返回值是引用，这个函数调用可以作为左值存在；
静态变量：存放全局区，程序运行完系统释放；
2.4、引用的本质
本质：在C++内部实现就是一个指针常量；
int &ref = a； 相当于 int* const ret = &a；
指针常量是指针的指向不可改，也说明为什么引用不可更改。
ref = 10；
内部发现是ref是引用，自动帮我们转化为*ref = 20；
结论：c++推荐使用引用技术，因为语法方便，引用的本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器帮我们做了。
2.5、常量引用
常量引用使用场景：用const来修饰形参，防止误操作
int & ref = 10；错误；引用必须是一块合法的内存空间。
const int & ref = 10；加上const之后，编译器将代码修改 int temp = 10；const int & ref = temp；
加上const之后只读，不可修改；
3、函数高级
3.1、函数的默认参数
语法：返回值类型 函数名 （参数 = 默认值）{}
如果我们自己传入了数据，就用自己的数据，如果没有，那就用默认值
注意事项：
1、 如果某个位置已经有了默认值，那么这个位置往后，从左到右都必须有默认值。
2、如果函数的声明有默认参数，函数的实现就不能有默认参数。声明和实现只能有一个默认参数。
3.2、函数占位参数
c++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来占位，调用函数时必须填补位置
语法：返回值类型 函数名（数据类型）{}
3.3、函数重载
作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载满足的条件：
1、同一个作用域
2、函数名相同
3、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
3.4、函数重载注意事项
1、引用作为重载条件
(int &a);
（const int &a）；
传变量会进入（int &a），因为变量可读可写，const修饰的只读不可写；直接传数字可以进入（const int &a）；
2、函数重载碰到默认参数
当函数碰到默认参数，会产生二义性，报错，尽量避免这种情况
4、类和对象
c++面向对象的三大特性：封装、继承、多态
4.1、封装
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}；
访问权限：
公共权限 public 成员 类内可以访问 类外可以访问
保护权限 protected 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子可以访问父亲的保护内容
私有权限 private 成员 类内可以访问 类外不可以访问 儿子不可以访问父亲的私有内容
class和struct区别：
struct 默认权限是 公有 public 因此可以访问
class 默认权限是 私有private 类外不能访问
成员设置私有优点：
1、将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限
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
1、构造函数和析构函数
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，无需手动调用。
构造函数语法：类名 （）{}
1、构造函数没有返回值也不写void
2、函数名字和类名相同
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，无需手动调用，而且只会调用一次
按照参数分：有参构造、无参构造
按照类型分：普通构造、拷贝构造
拷贝构造函数：类名（const 类名 &对象）{}
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。
析构函数语法：~类名 （）{}
1、析构函数没有返回值也不写void
2、函数名字和类名相同，在名称前加上~
3、构造函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4、程序在对象销毁前会自动调用构造，无需手动调用，而
2、调用构造的三种方法：
1、括号法
类名 P1； 默认构造函数
类名 p2（10）；有参构造
类名 p3（p2）；拷贝构造
注意事项1：
调用默认构造函数时，不要加（），因为会认为是一个函数声明，不会创建对象。
2、显示法
类名 P1； 默认构造函数
类名 p2 = 类名（10）；有参构造
类名 p3 = 类名（p2）；拷贝构造
类名（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
注意事项2
不要利用拷贝构造函数，初始化匿名对象 ，编辑器会认为类名（p3） ===类名 p3；会认为是对象声明
类名（p3）；错误；
3、隐式转换法
类名 p4 = 10; 相当于 写了 类名 p4 = 类名（10）：有参构造
类名 p5 = p4; 拷贝构造
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
1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
2、值传递的方式给函数参数传值；当实参传递时，临时拷贝
3、以值方式返回局部对象；return的时候拷贝一个新的返回
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三个函数：
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，对属性值进行值拷贝
构造函数调用规则：
1、如果用户定义有参数，c++不提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造
2、如果用户定义拷贝构造函数，c++不会提供其他构造函数
5、深拷贝与浅拷贝
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
如果利用编译器提供的拷贝构造函数，会做浅拷贝。浅拷贝的问题：堆区内存重复释放。
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1），……{}
7、类对象作为类成员
当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造其他类对象，在构造自身，析构顺序与构造相反。
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：
1、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
2、静态成员函数
○ 所有对象共享的一个函数
○ 静态成员只能访问静态成员变量
静态成员函数两种访问方式：1、通过对象访问 2、通过类名访问
静态成员函数也是有访问权限的：私有权限下类外也无法访问。
4.3、 C++对象模型和this指针
1、成员变量和成语函数分开储存
在C++中，类内成员变量和成员函数分开储存，只有非静态成员变量才属于类的对象上。
空对象占用内存空间为：1；c++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置。
非静态成员变量，属于类的对象上；静态成员函数，不属于类对象上；非静态成员函数，不属于类对象上。
2、this指针的用途
this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
用途：1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
2、在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return * this；
用return *this的时候，返回值类型是的引用 ：类名 &函数名{return *this}；返回值的形式 类名函数名，是临时拷贝新对象；返回引用不会创建新的对象。
3、空指针调用成员函数
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
4、const修饰成员函数
常函数：
○ 成员函数后加const后我们会称之为常函数
○ 常函数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，常对象下也可以修改
常对象：
○ 声明对象前加const称之为常对象
○ 常对象只能调用常函数
4.4、 友元
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 friend 返回值 函数名（）；
○ 类做右元 friend class 类名；
○ 成员函数做友元 friend class 类名；
4.5、 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
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
○ 成员函数重载+加号
Person operator+（Person &p）{
Person temp; temp.A = this.A + p.A;
temp.B = this.B + p.B;
}
调用：Person p3 = p1.operator+（p2);
简化为：Person p3 = p1 + p2;
○ 通过全局函数重载+
Person operator+（Person &p1，Person &p2）{
Person temp; temp.A = p1.A + p2.A;
temp.B = p1.B + p2.B;
}
调用：Person p3 =operator+（p1,p2);
简化为：Person p3 = p1 + p2;
总结：对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可能改变的；不要滥用运算符重载。
2、左移运算符重载
作用：可以输出自定义的数据类型
左移运算符只能用全局函数来重载左移运算符
void operator<<( ostream &cout ,Person &p){
cout <<"m_A = "<<p.m_A<<"m_B = "<<p.m_B;
}不能链式输出<<endl;
返回自身引用，就可以链式输出<<endl;
ostream & operator<<( ostream &cout ,Person &p){
cout <<"m_A = "<<p.m_A<<"m_B = "<<p.m_B;
return cout;
}
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
前置递增：返回引用是为了一直对一个数据进行递增操作
MyInteger & operator++（）{
m_Num++；
return *this；
}先计算后返回
后置递增：返回值，因为临时局部变量函数运行完释放。
MyInteger operator++（int）{
MyInteger temp = m_Num;
m_Num++；
return temp；
} 先记录后计算最后返回记录的值
4、递增运算符重载
C++ 编译器至少 给一个类添加四个函数：
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，对属性值进行值拷贝
4、赋值运算符 operator=，对属性进行值拷贝
如果类中属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
例如： Person& operator=（Person &p）{
if（m_Age != NULL）{
delete m_Age;
m_Age = NULL;
}
m_Age = new int (*p.m_Age); return *this;
}
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
重载等于
bool operator==（Person &p）{
if（this->m_Name ==p->m_Name&&
this->m_Age ==p->m_Age& ）{
return ture;
}
return false;
}
重载不等于
bool operator==（Person &p）{
if（this->m_Name ==p->m_Name&&
this->m_Age ==p->m_Age& ）{
return false;;
}
return true;
}
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，因此称之为仿函数
○ 仿函数没有固定写法，非常灵活
匿名对象：类名（）创建匿名对象，运行完就释放
类名（）（）；匿名对象调用仿函数
4.6、 继承
继承是面向对象三大特性之一
1、继承的基本语法
继承的好处：减少重复代码
语法：class 子类：继承方式 父类
子类 也称之为 派生类
父类 也称之为 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。
2、继承方式
父类私有的子类无法访问
公共继承：父类中的公共权限成员 到子类中依然是公共权限
父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限
父类中的私有权限成员 子类中访问不到
保护继承：父类中的公共权限成员 到子类中变为保护权限
父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限
父类中的私有权限成员 子类中访问不到
私有继承：父类中的公共权限成员 到子类中变为私有权限
父类中的保护权限成员 到子类中变为私有权限
父类中的私有权限成员 子类中访问不到
3、继承中的对象模型
父类中所有非静态成员属性都会被子类继承下去
父类中私有成员属性，是被编译器给隐藏了，因此是访问不到，但是确实被继承下去了
4、继承中的构造和析构顺序
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
继承中的构造和析构的调用顺序如下：
先构造父类，在构造子类，析构的顺序与构造的顺序相反
5、继承同名成员的处理方式
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；子类对象名.父类：：成员名。
如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员会隐藏掉父类中所有同名成员函数。
总结：1、子类可以直接访问到子类中的同名成员
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
6、继承同名静态成员的处理方式
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；子类对象名.父类：：成员名。
同名静态成员的调用：
1、通过对象访问
子类静态成员调用：子类对象.静态成员
父类静态成员调用：子类对象.父类名::静态成员
2、通过类名访问
子类静态成员调用：子类名：：静态成员
父类静态成员调用：子类名：：父类名：：静态成员
第一个：：代表通过类名方式访问
第二个：：代表访问父类作用域下
同名静态成员函数的调用：
1、通过对象访问
子类静态成员调用：子类对象.静态函数
父类静态成员调用：子类对象.父类名::静态函数
2、通过类名访问
子类静态成员调用：子类名：：静态函数
父类静态成员调用：子类名：：父类名：：静态函数
第一个：：代表通过类名方式访问
第二个：：代表访问父类作用域下
子类出现和父类同名的静态成员函数，也会隐藏父类所有的同名成员函数；如果想要访问父类中被隐藏同名函数，需要加作用域。
7、多继承语法
语法：class 子类：继承方式 父类1，继承方式 父类2，……
多继承可能会引发同名成员出现，需要加作用域来区分
通过Vs2017 开发者工具，进到保存cpp文件的位置，cl /d1 reportSingleClassLayout__类名___"文件名"。
通过这个方式查看类占了多少内存空间，分别都是什么。
8、菱形继承
菱形继承概念：
两个派生类继承同一个基类
又有某个类同事继承两个派生类
这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承
菱形继承会产生二义性，利用虚继承来解决问题。
继承之前 加上关键字 virtual 变为虚继承
4.7、 多态
多态是面向对象三大特性之一
1、多态的基本概念
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
函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器的时候就不能确定函数调用了
动态多态满足条件：
1、有继承关系
2、子类重写父类的虚函数
重写 ：函数返回值类型、函数名、参数列表全部一致称为重写
动态多态使用：父类的指针或引用 执行子类对象
2、多态案例一——计算机类
多态的优点：代码组织结构清晰；可读性性强；利于前期和后期的扩展以及维护
3、纯虚函数和多态类
通常父类的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：
1.无实例化对象
2.子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
4、多态案例二——制作饮品
案例描述：
制作饮品的大致流程：煮水- 冲泡 - 倒入杯中 - 加入佐料
利用多态技术实现本案例，提供抽象类制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶。
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：
1、可以解决父类指针释放子类对象
2、都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构区别：
1、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；纯虚析构声明
类名：：~类名（）{} 纯虚析构类外实现
纯虚析构 需要声明也需要实现
有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
总结：
1、虚析构和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
4、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（用于储存）；将每个零件封装出抽象类，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。
5、文件操作
c++对文件操作需要包含头文件<fstream>
文本类型分为两种：
1、文本文件 文件以文本的ASCLL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他们
操作文件的三大类：
1、ofstream：写操作
2、ifstream：读操作
3、fstream：读写操作
5.1、文本文件
写文件步骤：
(1)包函头文件：#include <fstream>
(2)创建流对象：ofstream ofs；
ofstream ofs("打开路径"，打开方式)；
(3)打开文件：ofs.open("打开路径"，打开方式)；
(4)写数据：ofs<<"写入的数据"；
(5)关闭文件：ofs.close();
打开方式：ios：：in 读方式
ios：：out 写方式
ios：：ate 初始位置：文件尾
ios：：app 追加方式写文件
ios：：trunc 如果文件存在先删除，再创建
ios：：binary 二进制
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
读文件步骤：
(1)包函头文件：#include <fstream>
(2)创建流对象：ifstream ifs； ifstream ifs("打开路径"，打开方式)；
(3)打开文件：ifs.open("打开路径"，打开方式)；
is_open函数判断文件是否打开成功
(4)读数据：四种方式读取
(5)关闭文件：ifs.close();
读数据：
第一种：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;
}
第四种：char c;
while( (c=ifs.get()) != EOF ){
cout<<c;
}
5.2、二进制文件
打开方式指定为 ios：：binary
写文件：
二进制写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数类型：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
string 会容易报错 用char数组
二进制方式写文件:
(1)包函头文件：#include <fstream>
(2)创建流对象：ofstream ofs； ofstream ofs("打开路径"，打开方式)；
(3)打开文件：ofs.open("打开路径"，打开方式)；
(4)写文件：ofs.write((const char*)&p,sizeof(类名））；
(5)关闭文件：ifs.close();
读文件：
二进制读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数类型：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
二进制方式读文件:
(1)包函头文件：#include <fstream>
(2)创建流对象：ifstream ifs； ifstream ifs("打开路径"，打开方式)；
(3)打开文件：ifs.open("打开路径"，打开方式)；
is_open函数判断文件是否打开成功
(4)读文件：ifs.read((char *）&p，sizeof（类名））；
(5)关闭文件：ifs.close();
浙公网安备 33010602011771号