一、运算符重载
运算符重载：对已有的运算符重新定义，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
方法1、成员函数重载
class Person {
public:
Person operator+(Person& p) {
Person temp;
temp.m_a = this->m_a + p.m_a;
temp.m_b = this->m_b + p.m_b;
return temp;
}
int m_a;
int m_b;
};
void test() {
Person p1;
p1.m_a = 10;
p1.m_b = 20;
Person p2;
p2.m_a = 10;
p2.m_b = 20;
Person p3 = p1 + p2; //等价于p1.operator+(p2)
cout << "p3.m_a = " << p3.m_a << endl;
cout << "p3.m_b = " << p3.m_b << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
方法2、全局函数重载
//定义类
class Person {
public:
int m_a;
int m_b;
};
//全局函数重载
Person operator+(Person& p1,Person& p2) {
Person temp;
temp.m_a = p1.m_a + p2.m_a;
temp.m_b = p1.m_b + p2.m_b;
return temp;
}
void test() {
Person p1;
p1.m_a = 10;
p1.m_b = 20;
Person p2;
p2.m_a = 10;
p2.m_b = 20;
Person p3 = p1 + p2; //等价于p1.operator+(p2)
cout << "p3.m_a = " << p3.m_a << endl;
cout << "p3.m_b = " << p3.m_b << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
总结：
1、成员函数重载本质调用：Person p3 = p1.operator+(p2)
2、全局函数重载本质调用：Person p3 = operator(p1,p2)
3、运算符重载，也可以发生函数重载
2、左移运算符重载
作用：可以输出自定义数据类型
所以， 只能利用全局函数重载左移运算符
//左移重载
class Person {
public:
int m_a;
int m_b;
};
//全局函数重载
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p) {
cout <<"p.m_a = "<<p.m_a <<"p.m_a = "<<p.m_b << endl;;
return cout;
}
//测试
void test() {
Person p1;
p1.m_a = 10;
p1.m_b = 20;
cout << p1 << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
扩展：如果我们需要打印的成员属性是私有的呢？全局函数无法访问，怎么重载呢？
答：对全局函数使用友元
//左移重载
class Person {
public:
//声明友元
friend ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p);
//构造函数赋初值
Person(int a,int b) {
m_a = a;
m_b = b;
}
private:
int m_a;
int m_b;
};
//全局函数重载
ostream& operator<<(ostream& cout, Person& p) {
cout <<"p.m_a = "<<p.m_a <<" p.m_a = "<<p.m_b << endl;;
return cout;
}
//测试
void test() {
Person p1(10,20);//调用有参构造函数
cout << p1 << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
3、递增运算符重载
作用：通过重载，实现自己的数据类型递增
前置++：
//++运算符重载
class Person {
public:
//前置++
Person& operator++() {
++m_a;
return *this;
}
int m_a = 0;
};
ostream& operator<<(ostream& cout,Person p) {
cout << p.m_a << endl;
return cout;
}
//测试
void test01() {
Person p;
p.m_a = 100;
cout << ++p << endl; //前置++
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
后置++：
重载后置递增，需要用int代表占位参数，用于区分前置和后置递增
//++运算符重载
class Person {
public:
//后置++
Person operator++(int) {
Person temp = *this; //记录操作前的结果
m_a++;
return temp;
}
int m_a = 0;
};
ostream& operator<<(ostream& cout,Person p) {
cout << p.m_a << endl;
return cout;
}
//测试
void test02() {
Person p1;
p1.m_a = 100;
cout << "后置++：" << p1++ << endl;//后置++
cout << "后置++：" << p1 << endl;
}
int main() {
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
1、前置++，返回对象自身（*this），且是用引用的方式返回
2、后置++，需要记录操作前的结果，返回记录的结果，并且是用值的方式返回（因为用于记录操作前的结果是一个临时变量，返回引用会出错）
3、后置++，在参数上需要用int 作为占位参数
4、赋值运算符重载
c++编译器至少给一个类添加4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
4、赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝
如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
示例：
class Person {
public:
Person(int age) {
m_a = new int(age);
}
~Person() {
if (m_a != NULL) {
delete m_a;
m_a = NULL;
}
}
Person& operator=(Person& p) {
//系统默认浅拷贝
//this->m_a = p.m_a;
//深拷贝
if (this->m_a = NULL) {
delete m_a;
m_a = NULL;
}
this->m_a = new int(*p.m_a);
//返回自身
return *this;
}
int* m_a = NULL;
};
//测试
void test01() {
Person p(10);
Person p2(20);
Person p3(30);
cout << "赋值前：p1:" << *p.m_a << " p2:" << *p2.m_a << " p3:" << *p3.m_a << endl;
p = p2 = p3;
cout << "赋值后：p1:" << *p.m_a << " p2:" << *p2.m_a << " p3:" << *p3.m_a << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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比较
示例：
//关系运算符重载
//1、== 2、 !=
class Person {
public:
Person(string name,int age) {
m_Name = name;
m_Age = age;
}
//重载 ==
int operator==(Person& p){
if (this->m_Age == p.m_Age && this->m_Name == p.m_Name) {
return 1;
}
else
return 0;
}
//重载 ！=
int operator!=(Person& p){
if (this->m_Age != p.m_Age || this->m_Name != p.m_Name) {
return 1;
}
else
return 0;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
//测试
void test01() {
Person p("Tom",18);
Person p2("Tom", 18);
Person p3("Tom", 18);
Person p4("Jiu", 18);
if (p == p2) {
cout << "p 和 p2 相等！" << endl;
}
else
cout << "p 和 p2 不相等！" << endl;
if (p3 != p4) {
cout << "p3 和 p4 不相等！" << endl;
}
else
cout << "p3 和 p4 相等！" << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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，因此称为仿函数
仿函数没有固定写法，非常灵活
示例：
//函数调用运算符重载
//打印类
class myPrint {
public:
void operator()(string name) {
m_Name = name;
cout << m_Name << endl;
}
string m_Name;
};
void test() {
myPrint mp;
mp("Hello World");
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
二、继承
继承是面向对象的三大特征之一
在定义一些类的时候，如果下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性，这时候我们就可以选择继承，来减少重复代码
1、继承的基本语法
class 子类 ：继承类型 父类
例如：
class son : public father{
//成员
};注意事项：
1、子类又称：派生类，父类又称：基类
2、子类的成员包括从父类继承来的，以及自己增加的成员
3、继承过来的表现共性，增加的表现个性
2、继承方式
继承方式分三种：
1、公有继承（public）：当一个子类公有继承父类时，父类的公有成员也是子类的公有成员，父类的保护成员也是子类的保护成员，父类的私有成员不能直接被子类访问，但是可以通过调用父类的公有和保护成员来访问。
2、保护继承（protected）： 当一个子类保护继承父类时，父类的公有和保护成员将成为子类的保护成员。
3、私有继承（private）：当一个子类私有继承父类时，父类的公有和保护成员将成为子类的私有成员。
3、继承中的对象模型
问题：从父类继承过来的成员，那些属于子类对象？
答：在父类中的非静态成员属性都会被子类继承，私有属性也会继承，只是无法访问。会被编译器隐藏。
扩展：利用开发人员命令提示工具查看对象模型
1、跳转盘符：E:（存放文件的盘符）
2、跳转文件路径： cd 具体路径下
3、查看命令：cl /d1 reportSinglcleClassLayout类名 "文件名"
4、继承中构造和析构顺序
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
问题：父类和子类的构造和析构顺序谁先谁后？
答：
1、先构造父类，在构造子类
2、析构与构造相反
可以看见，子类父类的顺序，同，一个类中的类成员顺序是一致的
5、继承同名成员处理方式
问题：当子类和父类出现同名的成员，如何通过子类或父类中同名的数据？
答：访问子类同名成员，直接访问；访问父类同名成员，需要加作用域。
注意事项：
1、如果子类中出现了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，即，不可直接调用重载
解决方法：调用时，增加作用域即可
6、继承同名静态成员处理
静态成员和非静态成员出现同名时，处理方法一致
1、访问子类同名成员，直接访问
2、访问父类同名成员，需要加作用域
7、多继承语法
c++中允许一个类继承多个类
语法：class 子类 ： 继承方式 父类1，继承方式 父类2...
多继承可能回引发父类中同名成员出现，需要加作用域区分，实际开发中，不建议使用
//多父类继承
class Base1 { //父类1
public:
Base1() {
m_b1 = 100;
}
int m_b1;
};
class Base2 { //父类2
public:
Base2() {
m_b2 = 200;
}
int m_b2;
};
class Base3 { //父类3
public:
Base3() {
m_b3 = 300;
}
int m_b3;
};
//子类多继承
class Son : public Base1,public Base2, public Base3{
public:
int m_s1 = 400;
};
void test() {
Son s;
cout << "多继承子类字节数：" << sizeof(s) << endl;
cout << "Base1 = " << s.Base1::m_b1 << endl;;
cout << "Base2 = " << s.Base2::m_b2 << endl;;
cout << "Base3 = " << s.Base3::m_b3 << endl;;
cout << "Son = " << s.m_s1 << endl;;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
8、菱形继承
概念：
1、两个子类继承同一个父类
2、又有某个类同时继承两个子类
3、这种继承被称为菱形继承，或砖石继承
菱形继承的问题：
1、羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当羊驼使用数据时，就会产生二义性。
答：加以作用域区分！
2、羊驼继承自动物的数据继承了两份，导致资源浪费
答：利用虚继承（在继承之前加上关键字virtual，变为虚继承），可以解决！
//菱形继承
class BASE { //父父类
public:
int m_a;
};
//父类1
class Base1 :virtual public BASE {};
//父类2
class Base2 :virtual public BASE {};
//子类
class Son : public Base1, public Base2{};
void test() {
Son s;
s.Base1::m_a = 100;
s.Base2::m_a = 200;
cout << "父类1,base1 ：" << s.Base1::m_a << endl;
cout << "父类2,base3 ：" << s.Base2::m_a << endl;
cout << "子类：Son ：" << s.m_a << endl;
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
虚继承原理：子类继承父类的两个指针，指针通过偏移量，找到同一份数据。
三、多态
1、多态的基本概念
多态是C++面向对象三大特性之一
多态分为两类：
1、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
2、动态多态: 子类和虚函数实现运行时多态
区别：
1、静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
2、动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
示例：
//多态
//动物类
class Animal {
public:
//虚函数，用virtual关键字修饰的函数
virtual void speek() {
cout << "动物说话..." << endl;
}
};
//猫类
class Cat : public Animal {
void speek() {
cout << "猫在说话..." << endl;
}
};
//狗类
class Dog : public Animal {
void speek() {
cout << "狗在说话..." << endl;
}
};
void doSpeek(Animal& ani) { //父类和子类类型可以相互转换
ani.speek();
}
void test() {
Cat c;
Dog d;
//调用执行说话函数
doSpeek(c);
doSpeek(d);
}
int main() {
test();
system("pause");
return 0;
}
总结：
动态多态的满足条件：
1、有继承关系
2、子类重写父类的虚函数
区分重写和重载：
重写：函数返回值类型，函数名，参数列表完全相同
重载：函数的参数的数量，类型或位置不同
动态多态的使用：
父类的指针或引用指向子类对象
2、深入剖析多态原理：
Animal类内部结构：
Cat类内部结构：
1、未重写父函数
2、重写父函数后
当子类重写父类虚函数后，子类的虚函数表内部会替换成子类的虚函数地址，父类不发生改变。
3、纯虚函数和抽象类
纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表） = 0；
但类中有了纯虚函数，这个类就被称为抽象类
抽象类特点：
1、无法实例化对象
2、子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
示例：
4、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：
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;
类名::~类名(){}
示例：
//虚析构和纯虚析构
class Base {
public:
Base() {
cout << "Base构造函数调用" << endl;
}
virtual ~Base() = 0;
virtual void func() = 0;
};
Base:: ~Base(){
cout << "Base析构函数调用" << endl;
}
class Son :public Base {
public:
Son(string name) {
m_name = new string(name);
cout << "son构造函数调用" << endl;
}
~Son() {
cout << "son析构函数调用" << endl;
if (m_name != NULL) {
delete m_name;
m_name = NULL;
}
}
void func() {
cout << *m_name << endl;
}
string* m_name;
};
void test01() {
Base* b = new Son("TOM");
b->func();
delete b;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}使用虚析构或纯虚析构前：
使用虚析构或纯虚析构后：
四、文件操作
文件操作头文件：<fstream>
操作文件的三大流：
1、ofstream：写操作
2、ifstream：读操作
3、fstream：读写操作
1、文本文件
写文件
步骤：
1、包含头文件：#include<fstream>
2、创建流对象：ofstream ofs;
3、打开文件：ofs.open("文件路径"，打开方式);
4、写数据：ofs<<"写入的数据"
5、关闭文件：ofs.close();
文件打开方式：
打开方式 | 解释 |
ios::in | 为读文件而打开文件 |
ios::out | 为写文件而打开文件 |
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 | 二进制方式 |
注意：文件的打开方式可以配合使用，用 | （或）操作符
例如：用二进制方式写文件
ios::binary | ios::out
示例：
#include<fstream> //1、包含头文件
void wfile() {
//2、流对象
ofstream ofs;
//3、打开文件
ofs.open("test.txt",ios::out);
//4、写文件
ofs << "大鹏一日同风起" << endl;
ofs << "扶摇直上九万里" << endl;
ofs << "有约不来过夜半" << endl;
ofs << "闲敲棋子落灯花" << endl;
//关闭文件
ofs.close();
}
int main() {
wfile();
system("pause");
return 0;
}
读文件：
步骤：
1、包含头文件：#include<fstream>
2、创建流对象：ifstream ifs;
3、打开文件并判断是否成功打开：ifs.open("文件路径"，打开方式);
4、读数据：四种方式读取
5、关闭文件：ifs.close();
四种读取方式：
不推荐使用第四种，其余的可根据个人喜好使用，个人推荐第三种~
示例：
#include<fstream> //1、包含头文件
#include <string>
void rfile() {
//2、流对象
ifstream ifs;
//3、打开文件,判断是否成功
ifs.open("test.txt", ios::in);
//判断
if (! ifs.is_open()) {
cout << "文件打开失败" << endl;
return;
}
//4、写文件
////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;
//}
//关闭文件
ifs.close();
}
int main() {
rfile();
system("pause");
return 0;
}
2、二进制文件
打开方式指定为：ios::binary
写文件：
二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型 ：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
示例：
#include<fstream> //1、包含头文件
#include <string>
//二进制文件
class Person {
public:
char Name[10]; //姓名
int age;//年龄
};
//写二进制文件
void binWfile() {
Person p = { "张三",18};
//1、定义头文件
//2、流对象
ofstream ofs("Person.txt", ios::out | ios::binary);
//3、打开文件
//ofs.open("Person.txt", ios::in | ios::binary);
//4、写文件
ofs.write((const char*) & p,sizeof(Person));
//5、关闭文件
ofs.close();
}
int main() {
binWfile();
}
读文件：
二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型：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
示例：
#include<fstream> //1、包含头文件
//二进制文件
class Person {
public:
char Name[10]; //姓名
int age;//年龄
};
//读二进制文件
void binRfile() {
Person p;
//1、定义头文件
//2、流对象
ifstream ifs("Person.txt", ios::in | ios::binary);
if (!ifs.is_open()) {
cout << "二进制文件打开失败" << endl;
return;
}
//3、打开文件
//ofs.open("Person.txt", ios::in | ios::binary);
//4、读文件
ifs.read((char*)&p, sizeof(Person));
//ofs.write((const char*) & name, sizeof(Person));
cout << "姓名：" << p.Name << " 年龄：" << p.age << endl;
//5、关闭文件
ifs.close();
}
int main() {
binRfile();
}
