day04
一、静态成员
什么是静态成员：被static修饰的成员变量和成员函数统称静态成员
普通成员的特点：
成员变量：每个类对象中都有一份属于自己的成员变量，相互之间没有关联、独立的
成员函数：隐藏着一个this指针，接收调用者滴着用于区分调用者
静态成员的特点：
静态成员变量：
1、存储在data或者bss内存段中，一个类中的所有静态成员变量只有唯一一份，被所有类对象共享
2、一旦成员变量被声明为静态成员变量后，通过sizeof计算类字节数时，不统计该变量的字节数
3、静态成员变量必须在类内static声明，在类外单独定义以及初始化，定义时无需加static
4、静态成员变量的生命周期不再依赖于某个类对象，伴随整个程序的生命周期
5、因为静态成员变量的存在不依赖于任何对象，所以可以不实例化类对象，直接访问静态成员变量
类名::静态成员变量(无需实例化)
静态成员函数：
1、没有隐藏的this指针，所以在静态成员函数中无法直接访问普通成员变量、普通成员函数，但可以手动传递对象的地址间接访问，毕竟静态函数还是属于类的
2、但是可以直接访问静态成员变量、静态成员函数
3、调用方式
.
->
类名::静态成员函数() (无需实例化，但是一般成员变量都是私有的)
静态成员的作用：
1、静态成员相当于多了一层类作用域的全局变量、全局函数
2、静态成员变量适合存储所有类对象的公共属性，从而节约资源(税率、利率)
3、静态成员函数可以当作访问私有的静态成员变量的公开接口，一方面不会破坏类的封装性，另一方面无需实例化对象也能调用类的静态成员，让类本身具有管理自己成员的能力
常见面试题：
C和C++中的static区别
二、单例模式
什么是单例模式：只能实例化一个类对象
什么场景下使用单例模式：
进程管理器、日志管理器、网站访问计数器、应用配置程序、线程池、服务器的连接管理器
实现单例模式的原理：
1、禁止用户在类外随意实例化对象，把构造函数、拷贝构造私有化
2、确保类对象只有一份，在类中定义一个静态的类对象的成员变量
3、提供一个获取静态类对象成员变量的公开的接口，设计静态成员函数用于获取那唯一的一个静态类对象
饿汉模式的单例：(背)
程序运行开始时，就立即实例化单例类对象，不管后期是否用得到都会完成实例化
优点：不可能被多个线程同时运行创建多份(线程安全)
缺点：如果后期使用不到，浪费时间、资源
懒汉模式的单例：(背)
什么时候使用，什么时候才去实例化单例类对象
优点：使用时才会创建，节约了时间、资源
缺点：可能会被多个线程同时实例化，有可能会创建出多个单例类对象(线程不安全)
常考题：实现上述两个模式的单例、线程安全的懒汉模式的单例
三、运算符函数
在C++中会把运算符当作函数处理，一个表达式，其实可能调用了很多的运算符函数来完成计算，这种特性对内建类型没用，但是对于自建类型而言，通过设计运算符函数能够进行个性化运算，以此提高代码的可读性、易用性，例如string类
string str;
str += "hehe";
str == str1;
运算符函数的格式：#表示运算符 O表示运算对象
单目运算符： #O O#
成员函数：
[] O::operator#(void)
{
}
返回值不确定，唯一的参数就是调用者本身
全局函数：
[] operator#(O& o)
{
}
某种运算符成员函数、全局函数只能同时实现一个，不能一起实现
双目运算符： a # b
注意：左操作数是运算符函数的发起者
成员函数：
{
}
全局函数：
[] opreator#(A& a,B& b)
{
}
设计一个坐标类
class Point
{
int x;
int y;
};
四、运算类的双目运算符 O是类名
成员函数: a + b
const O O::operator+(const O& b)const
{
return O(x+b.x,y+b.y);
}
全局函数：
const O operator+(const O& a,const O& b)
{
return O(a.x+b.x,a.y+b.y);
}
友元：
在实现类的全局运算符函数时，可能会使用到类内的私有成员，此时全局函数是没有访问权限的，如果改变私有为公开会破坏类的封装性，如果提供公开的访问函数又非常麻烦，最好的方式是给该全局函数给与独家授权让其能够访问类内私有成员，这种行为称把该全局函数设置为友元函数
方法：在类内对全局函数声明，并在声明前加 friend
五、输入输出运算符
在C++中 << >> 运算符不光是按位左移、按位右移，同时还是cout该类的输出运算符和cin该类的输入运算符
输出运算符
cout << 10 << endl;
Test t;
cout << t << endl;
由于 << 运算符的调用者是cout对象，我们是无法在该对象的类中去设计一个输出运算符的成员函数，所以只能实现 << 运算符的全局函数
(背)
ostream& operator<<(ostream& os,cosnt O& t)
{
return os << t.x << t.y;
}
输入运算符
cin >> num;
cin >> t1 >> t2;
istream& operator>>(istream& is,O& t)
{
return is >> t.x >> t.y;
}
注意：
1、由于输出、输入可以是连续进行的，所以返回值应该还是istream\ostream引用
2、因为无法在ostream\istream中重载运算符号成员函数，所以<< >>只能重载成全局函数
3、如果在重载全局函数中使用到自己类中私有的成员变量，需要声明为友元函数
4、输出运算符中，第二个参数一定要加const，而输出运算符函数中不能加const
六、运算类的单目运算符
单目： ++ -- ！ ~ - * & sizeof()
成员函数: ~ ! -
O O::operator~(void)const
{
return O(~x,~y);
}
注意：运算对象可以具备常属性，因此需要是常函数，其次运算的结果只是一个临时值，并且是右值
全局函数：
O operator~(const O& a)
{
return O(~a.x,~a.y);
}
七、自变运算符
C++的前后自变左右值问题：
位于赋值运算符 = 左边的就是左值，反之为右值
有名称、可以获取到存储地址的称为左值，反之为右值
C++中前自变: ++num = 10; //成功
直接修改原对象，在原对象的基础上实现自变，然后将原对象的引用返回，所以操作和返回的一直是原对象，是左值
C++中后自变: num++ = 10; //失败
先将原对象的数据存储到临时变量中，接着在原对象基础上自变，然后把临时变量以只读方式返回，并且该临时变量执行语句结束后立即销毁，无法访问，因此结果是右值
++num++ //后自变优先级更高，报错
(++num)++ //先前自变为左值，成功
注意：C中都是右值
(前++、后++都需要会默)
前自变运算符 ++a/--a
成员函数：
O& O::operator++(void)
{
x++,y++;
return *this;
}
全局函数：
O& operator++(O& a)
{
a.x++,a.y++;
return a;
}
后自变运算符： a++/a--
哑元：在参数列表中增加一个不使用且无形参名的int的哑元类型，唯一目的就是用于区分是前自变还是后自变
成员函数：
O O::operator++(int)
{
return O(x++,y++);
}
全局函数：
O operator++(O& a,int)
{
return O(a.x++,a.y++);
}
注意：会写自变运算符重载函数
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八、特殊的运算符重载功能
* -> () [] new delete
1、[]下标运算符
想让一个类对象当成数组一样使用，可以考虑重载下标运算符
可以考虑在下标重载函数中做非法下标的判断，让下标的使用更安全
2、()函数运算符
重载此运算符可以让一个类对象当作函数一样使用
注意：(),[]均不能实现为全局运算符函数，只能实现成员函数(C++全局中已经有类似的函数实现，所以不让实现)
= 赋值运算符也不能实现为全局函数，因为类内本身一定有一个 = 赋值运算符成员函数
3、解引用* 访问成员运算符 - >
重载这两个运算符可以让类对象像指针一样使用，智能指针就是通过重载这两运算符从而像使用指针一样的类
4、 new delete
void* opreator new(size_t size)
C++语法要求重载new运算符的参数必须为size_t，编译器会帮助计算出要申请的字节数并传递，返回值必须是void*，编译器会帮助转换成对应的类型指针返回
void operator delete(void* ptr)
C++语法要求重载delete的参数必须为void*，编译器会帮助转换成void*传递
注意：new\delete的成员函数和全局函数格式一样
如果只是针对某个类想要重载它的new\delete时，则写为成员函数
如果想要所有类型都执行重载版本，则实现为全局函数
为什么要重载new\delete?
1、可以在重载函数中记录每次分配、释放的地址、代码情况、次数情况等到日志中，从而方便检查是否出现内存泄漏，以及泄漏位置
2、对于字节少且频繁申请、释放的对象，可以在重载函数中给它多分配点内存从而减少产生碎片的可能
九、重载运算符的限制
(记)
1、不能重载的运算符：
:: 域限定符
. 直接访问成员的运算符
?: 三目运算符
sizeof 计算字节数
typeid 获取类型信息
2、只能重载为全局函数的运算符：
<< 输出运算符
>> 输入运算符
3、只能重载为成员函数的运算符：
[]
()
=
——>
4、 运算符重载可以自定义运算符执行的过程，但是无法改变运算符的优先级
5、运算符的操作数量也不能改变
6、不能发明新的运算符
建议：
1、重载运算符要遵循遵循一致性原则，不要随意改变运算符本身的含义
2、不要忘记实现运算符重载函数的初衷，是为了提高可读性，不要随意炫技
浙公网安备 33010602011771号