C++

C++面向过程

一、Hello World

#include <iostream>
#defind day 7 // 宏常量
using namespace std;
int main(){
    // 常量，无法修改
    const int a =10;
    // 标识符区分大小写
    int A = 30;
    cout<<"hello world"<<endl;
    return 0;
}

二、数据类型

2.1 基本类型

数据类型	占用空间
short	2字节
int	4字节
long	windows 4字节 linux 4字节（32位）8字节（64位）
long long	8字节
float	4字节
double	8字节
char	1字节
bool	1字节
bool	1字节

sizeof(数据类型or变量)获取数据类型占用内存空间大小

cout<<"语句"<<endl;

cin>>变量>>endl;

goto FLAG;

FLAG:xxxx

system("命令");

2.1 数组

数组是内存中一块连续空间，数组名称是数组首地址

元素数据类型 数组名称[] = {元素1,元素2....}

​
int arr[] = {1,2,3};
// 输出元素个数
cout>>sizeof(arr)/sizeof(arr[0])<<endl;
// 二维数组第二个参数不能省略,2行3列
int arr[][3]={1,2,3,4,5,6}
// 行数
cout<<sizeof(arr)/sizeof(arr[0])<<endl;
// 列数
cout<<sizeof(arr[0])/sizeof(arr[0][0])<<endl;

2.2 指针

指针在32位操作系统占4字节空间，在64位操作系统占8字节空间

// 空指针，指向编号为0地址，没有访问权限
int * p = NULL;
// 野指针，指向非法内存空间（不是当前程序分配内存空间）
int * p = (int *)0x1100;
// 常量指针，指针修饰的变量可以改变指向，但是无法改变指针的值
const int * p = &a;
// 指针常量，指针指向不可以改，但是指针的值可以改
int * const p = &a;
// 将a地址复制一份传给p
void fun(int* p){
    
}
fun(&a);
// 在C语言中有void * 指针（万能指针）而C++中取消了
int a = 10;
void * p = &a;
// 万能指针可以引用任何地址，但使用时需要转换到实际类型
*(*int)p = 10;
// 指针数组，数组每一个元素都是一个指针
int * arr[3] = {&a,&b,&c};
// 可以通关指针修改常量值
const int a = 10;
int * p = &a;
*p=20;

指针变量只能进行加减操作，加减单位是存储地址中存储的实际类型占用的内存空间值

函数不要返回局部变量地址，因为函数调用完成会销毁，局部变量第二次调用会销毁

2.3 函数

函数定义在使用之后，则函数一定要先声明再调用，声明可以多次，定义只能一次。 声明函数可以给默认参数。 函数声明时可以不写形参，只写类型，就是占位参数。 函数在类外部也支持重载，同一作用域，函数名称相同，参数类型。 函数重载可以通过const区别

返回值类型 函数名 (参数类列表){
    函数体语句;....
    return 返回值或表达式; 
}
​
// 防止头文件重复包含
#pragma once
// 从c++指定类库加载
#include<iostream>
#include“io.h”
// 终止函数执行
exit(0);

函数分文件编写：.h文件写函数声明和引用其它类库 .cpp文件写函数定义和声明函数的.h文件

2.4 结构体

函数参数是结构体，建议用引用传递，如果是值传递则会复制一份相同的结构体，如果是引用传递则只会复制一份地址值；防止在函数中修改结构体值，可以用常量结构体指针

struct 结构体名{
    成员列表...
} [变量名];
​
// 结构体指针通过->符号访问结构体变量的值
struct studet{
    string name;
    int age;
} *p;
cout<<p->name<<endl;
// 为结构体赋值
struct student = {"cai",12};
// 防止在函数中修改结构体变量.并且引用传递不会复制结构体副本，只会复制地址值，减少内存占用
void func(const student * stu){
    
}

2.5 共用体

不能在定义共用体初始化，不能用共用体变量作为函数参数，可以用共用体指针作为参数，也可以定义共用体数组

union 共用体类型{
    成员变量...
}[变量名];

2.6 枚举

对枚举元素做常量处理，不能进行赋值，默认有序0，1，2，3....，可以用来比较

enum week {sun,mon};

C++面向对象

一、内存分区模型

• 代码区：存放函数二进制代码，由操作系统管理，是共享只读的

• 全局区：存放全局变量和静态变量（static修饰）以及全局常量，程序结束后由操作系统自动释放（const局部常量和局部变量放在一起）

• 栈区：编译器自动释放，存储函数参数值、局部变量等

• 堆区：程序员分配和释放，若不释放，则在程序结束后自动释放

通过 new 可以在堆上分配内存，通过指针引用（指针变量在栈上分配），通过 delete 删除堆空间内存

通过typeid()返回类型

int a[] = new int[10];
delete[] a;
// 创建引用变量
int a = 10;
// 相当于a的别名，引用必须初始化，且初始化后不可改变
int &b = a;
int c = 20;
// 并不是改变应用是改变b和a的值
b = a;
// 引用传递使用的是原值，而不是原值的拷贝
void func(int &a){
    
}
func(a);
​
// 返回值是引用可以作为左值
int& func(){
    // static 修饰变量放在常量区，防止函数返回后清除
    static int a = 20;
    return a;
}
func() = 30;
// 引用本质上是指针常量，一旦初始化不能改变
// 等价于 int const * ref = &a;
int &ref = a;
// 等价于 *ref = 10;
ref = 10;
// 引用值必须是一个合法内存空间，不能是值常量
const int &a = 10;
// 在堆区分配内存
int a = new int(10);

二、面向对象

public：类内外都可访问 protected：类外不可访问，子类可以访问父类 private：类外不可访问，子类不可访问（默认）

编译器提供 构造函数 和 析构函数 默认是空，创建对象系统自动调用 构造函数，对象销毁钱自动调用 析构函数

C++返回值如果是对象值，则会返回对象的浅拷贝（与原对象变量地址不同），值传递参数，返回值参数，使用对象初始化另外一个对象会默认调用拷贝构造函数 C++为每个空对象分配一个字节的空间，为了区分空对象占用独一无二的内存空间，如果不是空，则会占用成员变量的空间大小 this隐含在每一个非静态函数 c++给一个类添加四个默认函数：默认构造函数、默认析构函数、默认拷贝构造函数、赋值运算符重载；当用另外一个同类对象初始化对象时调用的是拷贝构造函数；初始化之后通过=赋值对象调用的是 赋值运算符重载

// 构造函数，可以有参数可以重载
类名(){}
// 析构函数，无参数不可重载
~类名(){}
//拷贝构造函数
类名()}{}

浅拷贝带来的问题是在析构函数中对堆区内存重复释放

class Person{
    public:
    // 为a、b指定初始值
    Person(int a,int b):m_a(a),m_b(b){
        m_a  =  new int(a);
        m_b = new int(b);
    }
    Person(int a){
        this->m_a=a;
    }
    int m_a;
    int m_b;
    ~Person(){
        delete m_a;
        delete m_b;
    }
    static int m_c;
    static void func(){
        // 防止空指针
        if(NULL==this){
            return;
        }
        // 属性前面默认加上this
        m_c = 10;
        cout<<"静态方法调用"<<endl;
    }
    void say(){
        cout<<"静态方法调用"<<endl;
    }
}
int main(){
    Person p(1,2);
    // 访问静态函数
    p.func();
    Person::func();
    return 0;
    // 8字节，static成员变量放在静态区
    cout<<sizeof(p)<<endl;
    Person *person = NULL;
    person->say();
}
​

const修饰成员函数叫 常函数 常函数不能修改成员属性值，成员属性加上mutable后可以被常函数修改，const修饰的对象叫做 常对象 只能调用 常函数

class Person{
    public:
    mutable int m_A;
    int m_B;
    // this指针指向的值不可修改，即m_B不可修改
    void showPerson () const{
        this->m_A=10;
    }
    void say () {
        cout<<1<<endl;
    }
}
void main(){
    const Person p;
    // 常对象可以调用常函数，但是不能调用普通函数，因为普通函数会改变属性值
    p.showPerson();
}

友元：让一个函数或者类访问另一个函数的私有成员

• 全局函数做友元

class Student{
    // 友元函数是全局函数，不被类内的任何修饰符限制（即使有）
    // 类内声明，类外定义
    friend void say*(Student *stu);
    // 类内声明定义，全局函数
    friend void info(){
        cout<<"info"<<endl;
    }
    private: 
    int m_Age;    
}
void say(Student *stu){
    cout<<stu->m_Age<<endl;
}
void main(){
    Student stu;
    stu.say(&stu);
}

• 类做友元

// 声明类
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Teacher;
class Student{
    // 友元类可以访问当前类私有成员
    friend class Teacher;
    private:
    string m_Name;
    int m_Age;
    public:
    Student();
    void say();
}
// 类外定义构造函数
Student::Student(){
    m_Name = "张三";
    m_Age = 12;
}
class Teacher{
    public:
    Teacher();
    Student * stu;
    void visit();
}
// 类外定义构造函数
Teacher::Teacher(){
    stu = new Student;
}
// 类外定义函数
Teacher::visit(){
    cout<<stu->m_Name()<<endl;
    cout<<stu->m_Age()<<endl;
}
void main(){
    Teacher teacher;
    teacher.visit();
}

• 成员函数做友元

#include<iostream>
#incldue<string>
using namespace std;
class Building;
class GoodGay{
    public: 
    GoodGay();
    void visit();
    Building *building;
}
GoodGay::GoodGay(){
    building = new Building;
}
GoodGay::visit(){
    // 该函数作为Building友元，可以访问私有成员
    cout<<building->m_BedRoom<<endl;
}
class Building{
    // 告诉编译器指定类下的指定函数作为当前类友元，可以访问当前类私有成员
    friend void GoodGay::visit();
    public:
    Building();
    string m_SittingRoom;
    private:
    string m_BedRoom;
}
Building::Building(){
    m_SittingRoom = "客厅";
    m_BedRoom = "卧室";
}
​
void main(){
    
}

运算符重载

class Person{
    public:
    Person operator+(Person &p){
        a = new int(10);
    }
    int m_Num;
    int* a;
    // 前置操作符重载
    Person& operator++(){
        m_Num++;
        return *this
    }
    // 后置操作符重载，（占位参数表示是后置运算符）
    Person operator++(int){
        Person temp = *this;
        m_Num++;
        return temp;
    }
    
};
// 第一个参数是调用的对象
// 全局重载
ostream operator<<(ostream &cout,Person p){
    cout<<p.name<<endl;
    return cout;
}
// 深拷贝
Person& operator=(Person &p){
    if(a!=NULL){
        delete a;
         a = NULL;
    }
    a = new int(*(p.a));
    return *this;
}

C++支持多继承，但一般不使用；父类中的所有属性都会继承到子类，只是私有成员不可见

// 公共继承 父类属性全部继承到子类，但私有不可见
class Son:public Base;
// 公共继承 父类属性全部继承到子类，公共属性变成保护，但私有不可见
class Son:protected Base;
// 公共继承 父类属性全部继承到子类，公共和保护属性变成私有属性，但私有不可见
class Son:private Base;
// 访问父类属性
class Base{
    public:
    int m_A;
    Base(){
        m_A = 10;
    }
    static m_B;
    static void say(){}
};
// 类外初始化静态变量
int Base::m_B = 20 
class Son:public Base{
};
int main(){
    Son s;
    Son::Base::m_B;
    Son::Base::say();
    s.Base::m_A;
    return 0;
}
// 多继承
class A:public B,public C;
// 当多继承的父类出现重复定义属性，必须通过::区分不同域对象属性
// 利用虚继承,解决父类重复属性；虚基类保存一个
class A{
    public:
    int a;
};
class B:virtual public A{};
class C:virtual public A{};
// 此时D两个属性a（从B、C继承）都只是一个指针（vbprt）,指向了虚基类表，表中记录了虚基类属性（A中的a属性）偏移量
class D:public B,public C{};

多态分为两类

• 静态多态：函数重载、运算符重载，函数重载；地址早绑定，编译阶段确定

• 动态多态：父类引用指向子类对象；地址晚绑定，运行阶段确定

  1. 有继承关系

  2. 重写父类虚函数(virtual)

  3. 父类指针或者引用 指向子类对象

class Animal{
    public:
    // 地址早绑定
    void speak(){
        cout<<"动物在说话"<<endl;
    }
    // 地址晚绑定
    virtual void speak(){
        cout<<"动物在说话"<<endl;
    }
};
class Cat:public Animal{
    public:
    void speak(){
        cout<<"猫在说话"<<endl;
    }
};
void doSpeak(Animal &animal){
    animal.speak();
};
int main(){
    Cat cat;
    // 地址早绑定，编译时就确定会调用父类方法
    doSpeak(cat);
    return 0;
}

动态多态原理：虚函数记录一个vfprt（虚函数指针）指针，指向虚函数表，虚函数表中记录函数实现入口地址；子类重写虚函数后覆盖子类的虚函数表中记录的入口地址（父类虚函数指针没变，还是指向以前的虚函数表地址）

父类中的虚函数可以不实现，直接赋值0就是 纯虚函数。即：virtual 返回值类型 函数名(参数列表)=0;当类中有一个纯虚函数，该类被称为 抽象类；抽象类无法实例化对象，子类如果不实现纯虚函数也会成为 抽象类

C++高级

c++中用模板实现泛型编程，分为 函数模板 和 类模板

函数模板

函数模板中类型参数不能有默认参数

普通函数 和 函数模板 重名调用规则：

1. 如果两者都可以调用，则优先调用普通函数

2. 通过空参数列表强制调用函数模板，例：int<>(1)

3. 函数模板可以重载

4. 如果 函数模板 更匹配则调用 函数模板

template<typename T>
void func(T t){
    
};
// 提供具体类型实现规则
template<> void func(Person &p){
    
};
// 显示指定类型，可以发生隐式类型转换（向上转型）
func<int>(1);
// 自动类型推导，如果使用自动类型推导，则不会发生隐式类型转换（向上转型）
func(1)

类模板

类模板 没有自动类型推导；类模板 在类型参数列表中可以定义默认参数；普通成员函数在创建对象时候就就创建，类模板 中成员函数在调用时创建，动态绑定；类模板 中的类型参数必须在创建对象时指定

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template<class NameType,class AgeType = int>
class Person{
public:
    Person(NameType name,AgeType age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
    }
    // 类内声明，类外实现
    void info();
private:
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};
// 类外实现模板函数，即使不使用类型参数也要加上限定
template<class T1,class T2>
// 类外实现成员函数必须通过::前面加上类名作为作用域
void Person<T1,T2>::info(){
    
}
int main(){
    Person<string> p("",1)
    return 0;
}

类模板 中定义友元函数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template<class T1,class T2>
​
template<class T1,class T2>
class Person;   
// 友元函数模板类外实现
template<class T1,class T2>
void info2(Person<T1,T2>p){
   
}
template<class T1,class T2>
class Person{
    // 类模板内声明定义友元函数
    friend void info1(Person<T1,T2> p){}
    // 类模板内声明友元函数，类外定义；需要让编译器提前知道有类外实现代码
    // 加<>空参数列表表明是函数模板的类外实现
    friend void info2<>(Person<T1,T2> p);
};
​

仿函数

类中重载()运算符，将对象像函数一样调用，可以实现闭包；重载()并且返回值是bool类型，则将该类称为谓词