C++类和对象----思想基础应用

类与对象的思想&基础应用

面向对象的特点：封装、继承、多态

面向对象编程的特点：

（1）易维护：可读性高，即使改变了需求，由于继承的存在，只需要对局部模块进行修改，维护起来非常方便，维护的成本也比较低。

（2）质量高：可以重用以前项目中已经被测试过的类，使系统满足业务需求从而具有更高的质量

（3）效率高：在软件开发时，根据设计的需求要对现实世界的事物进行抽象，从而产生了类

（4）易扩展：由于继承、封装、多态的特性，可设计出高内聚、低耦合的系统结构，使系统更加灵活、更容易扩展，而且成本也比较低。

一、类声明

语法：

class 类名
{ 
访问权限： 属性行为
};

	跟结构体是一样的，只不过关键字是class结构体是类的一个特定情况

声明对象的两种方式

    CPeople op;//第一种CPeople* op1 = new CPeople;//第二种

1.1、封装类的意义

1.1.1、在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

学生类：有学生姓名，学号；可以通过调用类中方法获取姓名&学号

类中的属性和行为都叫做成员
类中有成员变量/成员属性（属性）、成员函数/成员方法（行为）；
类可以创建对象；

class STU
{
public://属性  ===> 成员属性/成员变量string Stuname;int StuId;//行为  ===> 成员函数/成员方法void ShowStu(){cout << "Nmae : " << Stuname << "\tStuId : " << StuId << endl;}//通过行为给属性赋值void GetName(string name){Stuname = name;}void GetStuId(int id){StuId = id;}
};

1.1.2、成员权限

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:对类成员来说，类内可访问，类外可访问：①对其他类可访问；②对自定义函数可访问；③对主函数可访问
2. protected 保护权限:对类成员来说，类内可访问，类外不可访问；并且子类可访问
3. private 私有权限: 对类成员来说，类内可访问，类外不可访问；子类不可访问

类内不写访问修饰符的话，默认是private

class Person
{
public:string m_Name;protected:string m_Car;private:int m_Password;public:void func(){m_Name = "dfsdsd";m_Car = "ssss";m_Password = 1232456;}
};

1.2、struct和class区别

c++中的类可以看成c语言中的结构体的升级版，，结构体是一种构造类型，可以包含若干个成员变量，成员变量的类型可以不同。

关于class（类）的几点说明：
（1）类的定义的最后有一个分号，它是类的一部分，表示类定义结束，不能省略。
（2）一个类可以创建多个对象，每个对象都是一个变量
（3）类是一种构造类型，大小的计算方法和struct一样，需要字节对齐
（4）类成员变量的访问方法：通过 .或者->来访问
（5）成员函数是类的一个成员，出现在类中，作用范围由类来决定，而普通函数是独立的，作用范围是全局或者某个命名空间

在C++中 struct和class的区别就在于 默认的访问权限不同
区别：

struct 默认权限为公共，结构体外部可以访问其内部成员
class 默认权限为私有，类的外部不能直接访问内部成员；可以手动声明为public权限;

class C1
{int classID; //private
};
struct MyStruct
{int structID; //public
};
void Class_Func_StructClassDiff()
{C1 a;a.classID = 12;//不可访问 MyStruct b;b.structID = 23; 
}

1.3、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

class mPerson
{
private:string mName; //可读可写int mAge;     //可读可写（写年龄时检测数据有效性范围0--150）string Msex; //只写public:  void SetName(string name) //写名字{mName = name;}string GetName()  //读名字{return mName;}void SetAge(int age)  //写年龄{//进行检测写入数据的有效性if (age < 0 || age > 150){mAge = 10;cout << "设置年龄有误！！！默认年龄为：";return;}mAge = age;}int GetAge()  //读年龄{return mAge;}void SetSex(string sex)  //写性别{Msex = sex;}
};
void Class_Func_GetSet()
{mPerson mp1;mp1.SetName("abcd");cout << "姓名：" << mp1.GetName() << endl;mp1.SetAge(2345);cout << "年龄：" << mp1.GetAge() << endl;mp1.SetAge(23);cout << "年龄：" << mp1.GetAge() << endl;mp1.SetSex("male");
}

结果如下：

二、对象的初始化和清理

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。
编译器提供的构造函数和析构函数是空实现

2.1、构造函数&析构函数

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,在名称前加上符号 ~
3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次

class MyPerson
{
public:MyPerson() //构造函数{}~MyPerson() //析构函数{}public:int My_age;
};
void Class_Func_Constructor()
{MyPerson p1;
}

运行结果：
程序在调用对象时候会自动调用构造一次构造函数
在栈上的数据，Class_Func_Constructor（）运行完会自动调用一次析构函数

2.2、构造函数分类

方法一：有参构造&无参构造

class MyPerson
{
public:
//有参构造函数MyPerson(){cout << "无参构造函数 / 默认构造函数" << endl;}
//无参构造函数MyPerson(int a){My_age = a;cout << "有参构造函数" << endl;}
public:int My_age;
};

方法二：普通构造&拷贝构造

class MyPerson
{
public:
//普通构造函数MyPerson(){cout << "无参构造函数 / 默认构造函数" << endl;}MyPerson(int a){My_age = a;cout << "有参构造函数" << endl;}
//拷贝构造函数MyPerson(const MyPerson &p){My_age = p.My_age;cout << "拷贝构造函数" << endl;}
//析构函数~MyPerson(){cout << "class MyPerson 's Destructor" << endl;}public:int My_age;
};

2.3、构造函数调用方法

①括号法

void Class_Func_Constructor_Call01()
{MyPerson p1;    //默认构造函数调用MyPerson p2(10);//调用有参构造函数MyPerson p3(p2);//调用拷贝构造函数----将P2的所有属性拷贝到P3这个对象上cout << "P2 的年龄为： " << p2.My_age << endl;cout << "P3 的年龄为： " << p3.My_age << endl;
}

注意：调用默认构造函数时，不用加（）。会被编译器认为是函数声明，并不会认为在创建对象 MyPerson p1();

运行结果：

②显示法

void Class_Func_Constructor_Call01()
{MyPerson p4;MyPerson p5 = MyPerson(10); //显示法调用-有参构造MyPerson p6 = MyPerson(p5); //显示法调用-拷贝构造函数/*注意：不要利用拷贝构造函数，初始化匿名对象。编译器会认为  MyPerson(p6) <===> MyPerson p6; 会变成声明对象这种形式MyPerson(p6);*/MyPerson(23);//称为匿名对象，当前行执行结束后，系统沟立即回收匿名对象
}

注意：不要利用拷贝构造函数，初始化匿名对象。
编译器会认为 MyPerson(p6) <===> MyPerson p6; 会变成声明对象这种形式 MyPerson(p6);

③隐式调用

void Class_Func_Constructor_Call01()
{MyPerson p7 = 10;  //等价于 MyPerson p7 = MyPerson(10);MyPerson p8 = p7;  //隐式法调用拷贝构造
}

2.4、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

void test01() 
{Person man(100); //p对象已经创建完毕Person newman(man); //调用拷贝构造函数Person newman2 = man; //拷贝构造//Person newman3;//newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}

②值传递的方式给函数参数传值

//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {Person p; //无参构造函数doWork(p);
}

③以值方式返回局部对象

Person doWork2()
{Person p1;cout << (int *)&p1 << endl;return p1;
}
void test03()
{Person p = doWork2();cout << (int *)&p << endl;
}

2.5、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++不在提供默认无参构造，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

2.5.1、如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造

class MyPeople
{
public:MyPeople(){cout << "MyPeople 类的 默认构造函数调用" << endl;}MyPeople(int id){m_ID = id;cout << "MyPeople 类的 有参构造函数调用" << endl;}~MyPeople(){cout << "MyPeople 类的 默认析构函数调用" << endl;}int m_ID;
};void Class_Func_Constructor_Call03()
{MyPeople p1(18);MyPeople p2(p1); cout << "p2 的id为：" << p2.m_ID << endl;
}

运行结果：P2的ID为18，但在class中没有看拷贝构造函数。因此，是编译器默认添加了一颗拷贝构造函数，将成员属性进行了值拷贝

自己实现拷贝构造函数后：

2.5.2、如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数

class MyPeople
{
public:MyPeople(int id){m_ID = id;cout << "MyPeople 类的 有参构造函数调用" << endl;}~MyPeople(){cout << "MyPeople 类的 默认析构函数调用" << endl;}int m_ID;
};void Class_Func_Constructor_Call03()
{MyPeople p1(18);MyPeople p2(p1); cout << "p2 的id为：" << p2.m_ID << endl;
}

运行结果：如果自己写了有参构造函数，编译器就不再提供默认的无参构造函数了，但仍然会提供 拷贝构造函数

2.5.3、如果只写了一个拷贝构造函数，则编译器不在提供其他的普通构造函数

```cpp
class MyPeople
{
public:MyPeople(const MyPeople &p){m_ID = p.m_ID;cout << "MyPeople 类的 拷贝函数调用" << endl;}int m_ID;
};void Class_Func_Constructor_Call03()
{MyPeople p1;
}

运行结果：

2.6、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

2.6.1、浅拷贝

同一类型的对象之间可以赋值，使得两个对象的成员变量的值相同，两个对象仍然是独立的两个对象，这种情况被称为浅拷贝.
一般情况下，浅拷贝没有任何副作用，但是当类中有指针，并且指针指向动态分配的内存空间，析构函数做了动态内存释放的处理，会导致内存问题。

2.6.2、深拷贝

当类中有指针，并且此指针有动态分配空间，析构函数做了释放处理，往往需要 ** 自定义拷贝构造函数，自行给指针动态分配空间**

#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person() {cout << "Person默认构造桉树的调用" << endl;}Person(int age,int height) {	/*有参构造函数*/m_age = age;m_height = new int(height);	//在堆区开辟内存cout << "Person有参构造函数的调用" << endl;}~Person() {if (m_height != NULL) {delete m_height;m_height = NULL;}cout << "Person析构函数的调用" << endl;}int m_age;	//年龄int* m_height;	//体重
};int main()
{Person p1(18,160);cout << "p1的年龄是" << p1.m_age << "体重是" << *p1.m_height << endl;Person p2(p1);cout << "p2的年龄是" << p2.m_age << "体重是" << *p2.m_height << endl;system("pause");return 0;
}

可以看出在test01()函数中先调用有参构造函数定义了对象p1，再调用拷贝构造函数将p1的数据复制给p2。代码看似没有错误，运行可以看到结果如下：

可以发现程序运行出现了一个异常，这是什么原因呢？

这是由于编译系统在我们没有自己定义拷贝构造函数时，会在拷贝对象时调用默认拷贝构造函数，进行的是浅拷贝！即对指针拷贝后会出现两个指针指向同一个内存空间。

由于栈区的规则是先进后出，当执行完拷贝构造函数的时候，就会执行p2的析构函数，导致释放堆区开辟的数据。因此当执行p1的析构函数时就会导致内存释放2次，程序崩溃。

所以，在对含有指针成员的对象进行拷贝时，必须自己定义拷贝构造函数，达到深拷贝的目的，才能必变内存重复释放。

增加拷贝构造函数后的图示：

#include <iostream>
using namespace std;class Person {
public:Person() {cout << "Person默认构造桉树的调用" << endl;}Person(int age,int height) {	/*有参构造函数*/m_age = age;m_height = new int(height);	//在堆区开辟内存cout << "Person有参构造函数的调用" << endl;}//拷贝构造函数  Person(const Person& p) {cout << "Person拷贝构造函数!" << endl;//如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题m_age = p.m_age;m_height = new int(*p.m_height);}~Person() {if (m_height != NULL) {delete m_height;m_height = NULL;}cout << "Person析构函数的调用" << endl;}int m_age;	//年龄int* m_height;	//体重
};int main(void)
{Person p1(18,160);cout << "p1的年龄是" << p1.m_age << "体重是" << *p1.m_height << endl;Person p2(p1);cout << "p2的年龄是" << p2.m_age << "体重是" << *p2.m_height << endl;system("pause");return 0;
}

2.6.3、总结

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

2.7、 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）… {}

2.7.1、传统方式赋值

class MyPeople03
{
public://传统赋初值MyPeople03(int a, int b, int c){m_A = a;m_B = b;m_C = c;}
public:int m_A;int m_B;int m_C;
};
void Class_Func_Constructor_InitList()
{//传统方法赋初值MyPeople03 p1(1,2,3);cout << "m_A = " << p1.m_A << "\tm_B = " << p1.m_B << "\tm_C = " << p1.m_C << endl;
}

2.7.2、初始化列表赋值

class MyPeople03
{
public://初始化列表赋初值MyPeople03(int a,int b,int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c){}public:int m_A;int m_B;int m_C;
};
void Class_Func_Constructor_InitList()
{//初始化列表赋初值MyPeople03 p2(7,8,9);cout << "m_A = " << p2.m_A << "\tm_B = " << p2.m_B << "\tm_C = " << p2.m_C << endl;
}

2.8、类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为 对象成员

class A {}
class B
{A a；
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员
当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？

class Phone
{
public:Phone(string pName){cout << "Phone 构造函数调用" << endl;m_PName = pName;}~Phone(){cout << "Phone 析构函数调用" << endl;}string m_PName;};
class MyPeople04
{
public:MyPeople04(string name,string pName):m_Name(name),m_Phone(pName){cout << "MyPeople04 构造函数调用" << endl;}~MyPeople04(){cout << "MyPeople04 析构函数调用" << endl;}string m_Name;Phone m_Phone; //对象也可以用初始化列表赋初值
};void Class_Func_Constructor_Object()
{MyPeople04 p1("张三", "APPLE");cout << p1.m_Name << " take " << p1.m_Phone.m_PName << endl;
}

结论：当其它类对象作为本类成员时，
构造的时候先构造类对象，再构造本身，
析构的时候先析构本身，再析构类对象

2.9、静态成员

2.9.1、静态成员变量

（1）基础定义&用法

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

class MyPeople05
{
public:static int m_A;  //静态成员变量};
//int MyPeople05::m_A = 100; //静态成员变量需要类内声明，类外初始化
void Class_Func_Constructor_StaticObject()
{MyPeople05 p1;cout << "p1 的 m_A 为：" << p1.m_A << endl;
}

结果：报错，“无法解析的外部符号”，这类错误一般都是在链接过程报出。

当我们把静态成员在类外初始化后，则正常运行，运行结果如下，说明：
（1）静态成员变量必须类外初始化
（2）所有对象的静态成员都是同一块内存，某个对象更改为XXX之后，其余对象访问时就是XXX，而不是初始化的值。

（2）访问方法

静态成员变量 不属于某一个对象，所有对象都共享有同一份数据。
因此，有两种访问方式
（1）通对象访问

	MyPeople05 p3;cout << "p3 的静态成员变量值 m_A 为：" << p3.m_A << endl;

（2）通过类名访问

    cout << "class MyPeople05 的静态成员变量值 m_A 为：" << MyPeople05::m_A << endl;

（3）注意：静态成员变量也是有访问权限的，类外不能访问私有的静态成员变量

2.9.2、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) 基础定义&用法

class MyPeople05
{
public:static void func(){cout << "static void func()调用" << endl;}
};

(2) 调用方法

（1）通对象访问

    MyPeople05 p4;p4.func();

（2）通过类名访问

    MyPeople05::func();

(3) 静态成员函数只能访问静态成员变量

静态成员函数 只能访问 静态成员变量 ：因为静态成员变量只存一份，改一个之后，任何一个对象访问的时候都是更改后的值。
静态成员函数 不能访问 非静态成员变量：因为编译器无法区分是哪个对象的m_C需要更改为654。

class MyPeople05
{
public:int m_C;static int m_A;  //静态成员变量static void func(){m_A = 987;   //静态成员函数 只能访问 静态成员变量//m_C = 654;   //err,静态成员函数 不能访问 非静态成员变量cout << "static void func()调用" << endl;}
}

(5)静态成员函数也有访问权限

class MyPeople05
{
public:static int m_A;  //静态成员变量static void func1(){m_A = 987;cout << "static void func1()调用" << endl;}private:static void func2(){m_A = 987;cout << "static void func2()调用" << endl;}};