面向对象程序设计

课程链接：程序设计与算法（三）C++面向对象程序设计_北京大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

笔记时间：24年寒假

1.从C到CPP

引用

• const & 不允许通过该引用来修改对象内容
• const T & 和T & 是不同的类型，不能用const T &来初始化T &
• 同理，常量指针不能通过其修改指向的内容

动态内存分配

• new出来的对象必须要delete才会消失，只能delete一次
• 返回起始地址的指针

Tip

delete [] p;

内联、重载、缺省

• 避免二义性

2.类和对象基础

类的成员

• private
• public

• protected

• 缺省认为是私有成员

构造函数 constructor

• 名字与类名相同，可以有参数，不能有返回值
• 作用是对对象进行初始化，生成对象时自动调用
• 没写默认无参构造函数，不做任何操作，如果定义了则默认的函数不存在
• 一个类可以有多个构造函数

Tip

注意在数组中的使用

复制构造函数

• 只有一个参数
• 形如X::X(X&) 或 X::X(const X &)
• 复制构造函数有三种情况起作用
• 当用一个对象去初始化另一个对象
• 一个函数的参数是类A的对象，当该函数调用时
• 返回值是类A的对象，当函数返回时

Tip

在不同编译器中可能有不同表现

类型转换构造函数

• 目的是实现类型的自动转换
• 只有一个参数，且不是复制构造函数，可以看做是转换构造函数

析构函数

• 名字与类名相同，在前面加一个~，没有参数和返回值，一个类最多一个析构函数
• 在对象消亡时被自动调用，完成善后工作
• 

3.类与对象提高

this指针

• 作用是指向成员函数所作用的对象
• 静态成员函数中不能使用this指针，因为静态成员函数并不具体作用于某个对象，因此静态成员函数的真实的参数的个数，就是程序中写出的参数个数

静态成员

• 访问静态成员
• 类::成员名
• 对象名.成员名
• 指针->成员名
• 引用.成员名

• 静态成员变量本质上是全局变量，对象不存在，静态成员变量也存在；静态成员函数是全局函数

• 静态成员函数，不能访问非静态成员变量，不能调用非静态成员函数。（因为不能确定是哪个象的）

Tip

1. 注意对静态成员变量的初始化; 2. 注意复制构造函数。

成员对象和封闭类

• 有成员对象的类叫封闭类
• 任何生成封闭类对象的语句都要让编译器明白，对象中的成员对象，是如何初始化的
• 初始化列表
• 先执行所有对象成员的构造函数，再执行封闭类的构造函数，构造函数调用次序和在类中的说明次序一致
• 封闭类对象消亡事，先执行封闭类的析构函数，再执行成员对象的析构函数，次序和构造函数调用次序相反

常量对象，常量成员函数、常引用

• 常量成员函数执行期间不能修改其所 作用的对象。因此不能修改成员变量的值（静态除外），也不能调用非常量成员函数（静态除外）
• 常量对象可以执行常量成员函数
• 两个成员函数，名字和参数表一样，一个是常量一个不是，则为重载
• 将对象的常引用作为函数参数，不会触发复制构造函数，也不会修改对象实参的值

友元

• 友元函数不是成员函数，一个类的友元函数可以访问该类的私有成员
• A是B的友元类，那么A的成员函数可以访问B的私有成员

4.运算符重载

基本概念

• 运算符重载实质是函数重载，可以重载为普通函数或者成员函数。把函数运算符的表达式转换成对运算符函数的调用，操作数转换成运算符函数的参数。多次重载时根据实参类型决定调用函数
• 重载为 成员函数时，参数个数是运算符目数；重载为普通函数时，参数个数是运算符目数

赋值运算符'='重载

• 只能重载为成员函数

Tip

注意浅拷贝和深拷贝问题

运算符重载为友元函数

• 一般情况下，将运算符重载为类的成员函数，是较好的选择。
• 有时需要设置成普通函数，但普通函数又不能访问私有成员，所以需要把运算符重载为友元

可变长数组类的实现

• 略（vector)

流插入运算符和流提取运算符的重载

• 由于不能修改iostream里的对象，重载只能重载为全局函数

类型转换运算符的重载

自增自减运算符重载

class CDemo{
    private :
        int n;
    public:
        CDemo(int i=0):n(i){}
        CDemo & operator++();           //前置
        CDemo operator++(int);          //后置
        operator int () {return n;};
    friend CDemop & operator--(CDemo &);
    friend CDemo operator--(CDemo &, int);
};

CDemo & CDemo::operator++()             //前置++
{                                       
    n ++;
    return * this;
}                                       //++s即s.operator++();
CDemo CDemo::operator++(int k)          //后置++
{                                       
    CDemo tmp(*this);
    n++;
    return tmp;//返回修改前的对象
}                                       //s++即s.operator++(0);
CDemo & operator--(CDemo & d)           //前置--
{                                       
    d.n--;
    return d;
}                                       //s--即operator--(s)
CDemo operator--(CDemo & d, int)        //后置--
{                                       
    CDemo tmp(d);
    d.n--;
    return temp;
}                                       //s--即operator--(s,0)

5.继承

继承和派生的基本概念

• 继承：在定义一个新的类B时，如果该类与某个已有的类A相似（指B拥有A的全部特点），那么就可以把A作为一个基类，而把B作为基类的一个派生类（或子类）。
• 派生类是通过对积累进行修改和扩充的得到的，在派生类中，可以扩充新的成本员变量和成员函数
• 派生类一经定义后，可以独立使用，不依赖于基类
• 派生类拥有基类的全部成员函数和成员变量，在派生类的各个成员函数中，不能访问基类中的private成员
• 写法：class 类名：public 基类名

继承关系和复合关系

• 继承：”是“关系

• 基类A,B是基类A的派生类

• 逻辑上要求：一个B对象也是是一个A对象

• 复合：“有”关系

• 类C中有成员变量k，k是类D的对象，则C和D是复合关系

• 逻辑上要求：D对象是C对象的固有属 性或组成部分

• 人狗问题：

  class Cmaster;
  class Cdog{
      CMaster *pm;
  }
  class CMaster{
      CDog *dogs[10];
  }
  

覆盖和保护成员

• 派生类中可以定义一个和基类成员同名的成员，叫覆盖。在派生类中访问这类成员，缺省的情况是访问派生类的成员。要在派生类中访问基类定义的同名成员时，要使用作用域符号 ::
• protected成员：可以被 基类的成员函数，基类的友元函数 访问（同private），另外派生类的成员函数 可以访问 对象的基类的保护成员 访问

派生类的构造函数

• 创建派生类对象时，要调用基类构造函数，来初始化派生类对象中从基类继承的成员。 总是先执行基类构造函数，再执行派生类构造函数。

• 调用基类构造函数两种方式

• 显式方式：在派生类的构造函数中，为积累的构造函数提供参数
• 隐式方式：在派生类构造函数中，省略积累构造函数时，派生类的构造函数自动调用基类的默认构造函数
• 派生类的析构函数被执行时。先执行派生类的析构函数，再调用基类的析构函数
• 封闭派生类的构造函数
• 先执行基类的构造函数
• 再执行成员对象类的构造函数
• 最后执行派生类自己的构造函数
• 析构函数相反顺序

公有继承的赋值兼容规则

• 派生类对象可以赋值给基类对象
• 派生类对象可以初始化基类引用
• 派生类对象的地址可以赋值给基类指针

继承方式不是上述public则上述三条不成立

• 直接基类和间接基类
• 在声明派生类时只需要列出他的直接基类
• 构造函数执行从最顶层基类开始，一直到当前派生类，析构函数相反

多态

虚函数和多态的基本概念

• 在类的定义中，前面有virtual关键字的成员函数就是虚函数

• c++ class base{ virtual int get(); }; int base::get(){ }

• virtual关键字只用在类定义的函数声明中，写函数体时不用

• 构造函数和静态成员函数不能是虚函数

• 多态表现形式一

• 派生类的指针可以赋值给基类指针

• 通过基类指针调用基类和派生类中的同名虚函数时

  1. 若该指针指向一个基类的对象，那么被调用是基类的虚函数
  2. 若该指针指向一个派生类的对象，那么被调用的是派生来的虚函数

• 多态表现形式二

• 派生类的对象可以赋值给基类引用

• 通过基类引用调用基类和派生类中的同名虚函数中是

  1. 若该引用引用的是一个基类的多想，那么被调用的是基类的虚函数
  2. 若该引用引用的是一个派生类的对象，那么被调用的是派生类的虚函数

• 在非构造函数，非析构函数的成员函数中调用虚函数，就是多态；在构造函数和析构函数中调用虚函数，不是多态：编译时就可以确定，调用的函数是自己的类或者基类中定义的函数。

多态的实现原理

• 多态关键在于通过基类指针或引用调用一个虚函数时，编译时不确定调用的是基类还是派生类的函数，运行时才确定，这叫“动态联编”。
• 虚函数表

虚析构函数、纯虚构函数和抽象类

• 

• 纯虚函数：无函数体virtual void func() = 0。

• 包含纯虚函数的类叫抽象类
• 从抽象类只能作为基类来派生新类使用，不能创建抽象类的对象
• 抽象类的指针和引用可以指向由抽象类派生出来的类的对象
• 在抽象类的成员函数内可以调用纯虚函数，但是在构造函数或析构函数内部不能调用纯虚函数
• 如果一个类从抽象类派生而来，那么当且仅当他实现了基类中的所有纯虚函数，他才能成为非抽象类

输入输出和模版

输入输出流相关的类

摆了