（九）羽夏看C语言——C++番外篇
2024-10-20 05:26:59
写在前面
此系列是本人一个字一个字码出来的，包括示例和实验截图。本人非计算机专业，可能对本教程涉及的事物没有了解的足够深入，如有错误，欢迎批评指正。 如有好的建议，欢迎反馈。码字不易，如果本篇文章有帮助你的，如有闲钱，可以打赏支持我的创作。如想转载，请把我的转载信息附在文章后面，并声明我的个人信息和本人博客地址即可，但必须事先通知我。
你如果是从中间插过来看的，请仔细阅读（一）羽夏看C语言——简述 ，方便学习本教程。本篇是C++番外篇，会将零碎的东西重新集合起来介绍，可能会与前面有些重复或重合。
️ 封装
将函数定义到结构体内部，就是封装。
️ 类
带有函数的结构体，称为类。
️ 成员函数
结构体里面的函数，称为成员函数。
️ 结构体传参
1️⃣ 直接使用结构体传参
#include <iostream>
using namespace std;
struct my_struct
{
int a;
int b;
int c;
};
int mplus(my_struct &struct_)
{
return struct_.a + struct_.b + struct_.c;
}
int main()
{
my_struct struct_ = { 1,2,3 };
int res = mplus(struct_);
printf_s("%d", res);
system("pause");
return 0;
}
my_struct struct_ = { 1,2,3 };
mov dword ptr [struct_],1
mov dword ptr [ebp-10h],2
mov dword ptr [ebp-0Ch],3
int res = mplus(struct_);
sub esp,0Ch
mov eax,esp
mov ecx,dword ptr [struct_]
mov dword ptr [eax],ecx
mov edx,dword ptr [ebp-10h]
mov dword ptr [eax+4],edx
mov ecx,dword ptr [ebp-0Ch]
mov dword ptr [eax+8],ecx
call mplus (0C912C0h)
add esp,0Ch
mov dword ptr [res],eax
2️⃣ 使用结构体指针/引用传参
#include <iostream>
using namespace std;
struct my_struct
{
int a;
int b;
int c;
};
int mplus(my_struct& struct_)
{
return struct_.a + struct_.b + struct_.c;
}
int main()
{
my_struct struct_ = { 1,2,3 };
int res = mplus(struct_);
printf_s("%d", res);
system("pause");
return 0;
}
my_struct struct_ = { 1,2,3 };
mov dword ptr [struct_],1
mov dword ptr [ebp-10h],2
mov dword ptr [ebp-0Ch],3
int res = mplus(struct_);
lea eax,[struct_]
push eax
call mplus (01A12C0h)
add esp,4
mov dword ptr [res],eax
故尽量使用结构体指针传参
3️⃣ 封装使用
#include <iostream>
using namespace std;
struct my_struct
{
int a;
int b;
int c;
int mplus()
{
return a + b + c;
}
};
int main()
{
my_struct struct_ = { 1,2,3 };
int res = struct_.mplus();
printf_s("%d", res);
system("pause");
return 0;
}
- 生成的反汇编同 2️⃣
- 函数并不属于这个结构体，这样做仅仅是为了使用方便，但虚函数会多占用4个字节（无论多少个）。
️ this指针
struct my_struct
{
int a;
int b;
int c;
void init(int a,int b,int c)
{
this -> a = a;
this -> b = b;
this -> c = c;
}
int mplus()
{
return a + b + c;
}
};
my_struct struct_ ;
struct_.init(1, 2, 3);
push 3
push 2
push 1
lea ecx,[struct_] //传地址到ecx，即this指针
call my_struct::init (05A12C0h)
int res = struct_.mplus();
lea ecx,[struct_] //传地址到ecx，即this指针
call my_struct::mplus (05A1320h)
mov dword ptr [res],eax
void init(int a,int b,int c)
{
push ebp
mov ebp,esp
sub esp,0CCh
push ebx
push esi
push edi
push ecx
lea edi,[ebp-0CCh]
mov ecx,33h
mov eax,0CCCCCCCCh
rep stos dword ptr es:[edi]
pop ecx
mov dword ptr [this],ecx //this指针
this->a = a;
mov eax,dword ptr [this]
mov ecx,dword ptr [a]
mov dword ptr [eax],ecx
this->b = b;
mov eax,dword ptr [this]
mov ecx,dword ptr [b]
mov dword ptr [eax+4],ecx
this->c = c;
mov eax,dword ptr [this]
mov ecx,dword ptr [c]
mov dword ptr [eax+8],ecx
}
pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp,ebp
pop ebp
ret 0Ch
- this指针是编译器默认传入的，通常都会使用ecx进行参数的传递。
- 成员函数都有this指针,无论是否使用。
- this指针不能做
++和--等运算，不能重新被赋值。 - this指针不占用结构体的宽度。
️ 构造函数
- 与类同名且没有返回值
- 创建对象的时候执行/主要用于初始化
- 可以有多个(最好有一个无参的)，称为重载其他函数也可以重载
- 编译器不要求必须提供
️ 析构函数
- 只能有一个析构函数，不能重载
- 不能带任何参数
- 不能带返回值
- 主要用于清理工作
- 编译器不要求必须提供
️ 在堆中创建对象
new = malloc + 构造函数
delete = free + 析构函数
int* p = new int;
delete p;
int* p = new int[3];
delete[] p;
️ 引用
int main()
{
int x = 2;
int& ref = x; //定义引用类型
ref = 3;
printf("%d",ref); //输出为3
return 0;
}
- 引用必须赋初始值，且只能指向一个变量，“从一而终”。
- 对引用赋值，是对其指向的变量赋值，而并不是修改引用本身的值。
- 对引用做运算，就是对其指向的变量做运算，而不是对引用本身做运算。
- 引用类型就是一个“弱化了的指针”。
️ 常引用
void show(const int& content) //函数内部无法修改content的值
{
content = 5; //编译器检查，编译不通过
printf("%d",content);
}
️ 面向对象程序设计之继承与封装
class Person
{
int age;
char sex;
public:
Person(int age,char sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
}
void setAge(int age)
{
age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
}
void setSex(char sex)
{
this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
}
};
class Teacher:public Person //注意不能少了public
{
int grade;
public:
Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
SetGrade(grade);
}
void SetGrade(int grade)
{
this ->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
}
};
️ 分析
1️⃣ setAge/setSex/SetGrade系列函数的设计是为了输入的数据更加可控，封装性更好。
2️⃣ Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)中若没有:Person(age,sex)，则默认调用Person()进行构造。如果Person没有这个函数，编译器就会报错。
️ 面向对象程序设计之多态
class Person
{
int age;
char sex;
public:
Person(int age,char sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
}
void setAge(int age)
{
age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
}
void setSex(char sex)
{
this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
}
virtual void show() //利用虚函数实现多态
{
printf("%d %d ",age,sex);
}
};
class Teacher:public Person
{
int grade;
public:
Teacher(int age,char sex,int grade):Person(age,sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
SetGrade(grade);
}
void SetGrade(int grade)
{
this ->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
}
void show() //重写实现，共用接口
{
Person::show();
printf("%d",grade);
}
};
//调用此函数，就能实现打印Person或Teacher里的数据
void Print(Person& per)
{
per.show();
}
️ 纯虚函数
- 虚函数目的是提供一个统一的接口，被继承的子类重载，以多态的形式被调用。
- 如果基类中的函数没有任何实现的意义，那么可以定义成纯虚函数：
virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0; - 含有纯虚函数的类被称为抽象类，不能创建对象。
- 虚函数可以被直接使用，也可以被子类重载以后以多态的形式调用，而纯虚函数必须在子类中实现该函数才可以使用。
️ 虚表
- 以下是实现代码
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;
class Person
{
int age;
char sex;
public:
Person(int age, char sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
}
void setAge(int age)
{
age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
}
void setSex(char sex)
{
this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
}
virtual void show() //利用虚函数实现多态
{
printf("%d %d ", age, sex);
}
virtual void whoami()
{
puts("Person");
}
};
class Teacher :public Person
{
int grade;
public:
Teacher(int age, char sex, int grade) :Person(age, sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
SetGrade(grade);
}
void SetGrade(int grade)
{
this->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
}
void show() //重写实现，共用接口
{
Person::show();
printf("%d", grade);
}
void whoami()
{
puts("Teacher");
}
};
void Print(Person& per)
{
per.show();
}
void whoami(Person& per)
{
per.whoami();
}
int main()
{
Teacher t(20, 'b', 20);
Print(t);
whoami(t);
system("pause");
return 0;
}
- 通过下断点，我们发现
t变量不同之处：
在t的Person里多了一个成员__vfptr，这个指向 虚表 的指针，我们看一下内存布局。
经过检验，里面的值是函数地址，第一个是指向Teacher里面的show函数的地址，第二个是指向Teacher里面的whoami的地址，这就是所谓的虚表。看编译器如何利用虚表实现多态，看下面的反汇编：
void whoami(Person& per)
{
push ebp
mov ebp,esp
sub esp,0C0h
push ebx
push esi
push edi
lea edi,[ebp-0C0h]
mov ecx,30h
mov eax,0CCCCCCCCh
rep stos dword ptr es:[edi]
per.whoami();
mov eax,dword ptr [per]
mov edx,dword ptr [eax]
mov esi,esp
//获取per地址的第一个成员，即为__vfptr。
mov ecx,dword ptr [per]
//由于whoami在虚表的第二个位置，故需要edx+4才是它的地址
mov eax,dword ptr [edx+4]
call eax
️ 模板
- 示例
template<c1ass T>
void Sort(T* arr,int nLength)
{
int i;
int k;
for(i=0;i<nLength-1;i++)
{
for(k=0;k<nLength-1-i;k++)
{
if(arr[k]>arr[k+1])
{
T temp =arr[k];
arr[k]= arr[k+1];
arr[k+1]=temp;
}
}
}
}
- 本质
编译器帮我们生成函数，T有多少种，编译器就生成多少个此函数。
️ 抽象类
作用：作为标准规范，方便对子类管理
- 含有纯虚函数的类，称为抽象类(Abstract Class)
- 抽象类也可以包含普通的函数
- 抽象类不能实例化
️ 拷贝构造函数
拷贝构造函数由编译器提供，不需编写，他会把原对象数据原封不动的复制到目标对象，称之为浅拷贝。
#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;
class Person
{
int age;
char sex;
public:
Person(int age, char sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
}
void setAge(int age)
{
age < 0 ? age = 0 : this->age = age;
}
void setSex(char sex)
{
this->sex = sex == 'b' || sex == 'g' ? sex : 'b';
}
void show()
{
printf("%d %d ", age, sex);
}
};
int main()
{
Person p0(20,'b');
Person p(p0);
p.show();
}
- 如果类里面有指针，且赋值的数据是内容不是简单的地址，需要自己重写。
class Person
{
int age;
char sex;
public:
Person(int age, char sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
}
};
class Teacher :public Person
{
int grade;
public:
Teacher(int age, char sex, int grade) :Person(age, sex)
{
setAge(age);
setSex(sex);
SetGrade(grade);
}
void SetGrade(int grade)
{
this->grade = grade < 0 ? 0 : grade;
}
/*下面是拷贝构造函数*/
Teacher(const Teacher& t):Person(t)
{
//除了父类全部由自己实现
}
/*Person(t)如果没有，父类的拷贝构造需要自己实现*/
};
️ 赋值重载
- 如下是示例
CBase& operator=(const CBase& ref)
{
m_nLength = ref.m_nLength;
if(m_pBuFfer != NULL)
delete[] m_pBuffer;
m_pBuffer = new char[m_nLength];
memcpy(m_pBufFer,ref.m_pBuffer,m_nLength);
return *this;
}
CSub& operator= ( const CSub& ref)
{
CBase::operator= (ref);
m_nIndex = ref.m_nIndex;
return *this;
}
- 为什么拷贝构造函数不能这样写?
子类能全盘继承父类的在何东西，除了构造函数和析构函数，所以不能在函数体中显式调用父类的拷贝构造。
️ 友元
友元破坏了C++面向对象的封装特性，不推荐使用。
class CObject
{
friend void Print0bject(cobject* pObject);
//告诉编译器Print0bject函数可以访问我的私有成员
private:
int x;
public:
CObject(){}
CObject(int x)
{
this -> x = x;
}
};
void Printobject(cobject* pObject)
{
printf("%d \n",pObject->x);
}
TestFriend类中的函数都可以直接访问MyObject中的私有成员，但只是单向的。
class MyObject
{
friend class TestFriend;
private:
int x;
public:
My0bject(){}
MyObject(int x)
{
this -> x =x;
}
};
class TestFriend
{
public:
void Fn(My0bject* pObject)
{
printf("%d tn", pObject->x);
}
️ 内部类
内部类和外部类之间的私有成员无法互通，如果一个类只在模块内部使用，则可以实现类名隐藏。
️ 命名空间（namespace）
运用命名空间可以解决命名冲突问题
- 所有没有明确命名的命名空间都在全局命名空间
#include <iostream>
using namespace x;
int Test()
{
return 0;
}
int main()
{
::Test(); //如果x命名空间也有Test函数，可用此方式
system("pause");
return 0;
}
️ static 关键字
将变量和函数私有的全局化，声明在类里不属于此类的成员。
class CBase
{
public:
CBase(int x,int y);
static int GetSum(); //声明静态成员函数
private:
int x,y;
static int Sum; //声明静态数据成员
}
int CBase::Sum = 10; //定义并初始化静态数据成员
️ 面向对象设计中的static之静态数据成员:
1️⃣ 静态数据成员存储在全局数据区，且必须初始化
2️⃣ 静态数据成员和普通数据成员一样遵从public,protected,private访问规则
3️⃣ 类的静态数据成员有两种访问形式:
类对象名.静态数据成员名、类类型名::静态数据成员名
4️⃣ 同全局变量相比,使用静态数据成员可以避免命名冲突和实现信息隐藏
5️⃣ 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static
6️⃣ 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数
7️⃣ 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员
8️⃣ 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员
️ static 实现单实例模式
class CSingleton
{
public:
static CSingieton* GetInstance()
{
if(m_pInstance == NULL)
m_pInstance = new CSingleton();
return m_pInstance;
}
private:
CSingleton(){}
static CSingleton* m_pinstance; //定义静态成员
};
CSingleton* CSingleton::m_pInstance = NULL;//初始化静态成员
int main(int argc, char* agrv[])
{
CSingleton* p1= CSingleton::GetInstance();
CSingleton* p2= CSingleton::GetInstance();
//p1和p2的值是一样的
return 0;
}
️ C++碎碎念
- 继承：继承就是数据的复制，减少重复代码的编写
- 继承不仅仅局限于父类，它会把父类继承到的东西全部拿来
- 如果子类(记为A)有和父类(记为B)相同的成员，以子类为准，如果非要使用父类的重名成员(记为C)，则通过
A.B::C引用 struct和class里的私有成员不是绝对不能访问的，只是不能直接引用，需要用指针获取。class与struct的区别:
编译器默认class中的成员为private，而struct中的成员为public。继承也是如此，class继承注意在继承符号面的public不要漏下。- 父类的指针可以指向子类的对象
- 操作符重载（在类里面，只是方便写代码而设计）
- 面向过程设计中的
static：“私有”的全局变量
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