C++学习基础版(一)

目录

一、C++入门

1、C和C++的区别

2、解读C++程序

3、命名空间

4、输入输出

(1)cout输出流

(2)endl操纵符

(3)cin输入流

二、C++表达式和控制语句

1、数据机构

特别:布尔类型bool

2、算数运算符

练习一:拆分位数

练习二:分段函数求值

3、bool类型

4、C++自增++和自减--运算符

5、赋值运算符=

6、关系运算符

7、逻辑运算符

8、if选择结构

练习:水仙花数

9、switch选择结构

10、while循环结构

练习:判断素数

11、do while循环

练习:N以内累加求和

12、for循环

练习:计算1~N之间所有奇数之和

三、C++函数调用与重载、内联

1、函数调用的方法

练习:自定义函数之字符串反转

2、带默认形参值的函数

3、函数重载

4、函数模板

5、内联函数inline

四、类和对象

1、类的定义

2、对象的建立和使用

(1)对象的建立

(2)对象的指针

(3)对象的使用

3、构造函数(Constructor)【系统可自动生成】

4、析构函数(Destructor)【系统可自动生成】

5、拷贝构造函数【系统可自动生成】

6、浅拷贝与深拷贝

7、this指针

8、友元函数的使用方法

练习:求两点之间距离的程序(友元函数)

9、友元类的使用方法

练习:求两点之间距离的程序(友元类)

10、常数据的使用及初始化

常数据成员的使用及初始化

(1)常数据成员

(2)常对象

(3)常成员函数

其他易混淆的内容

1、形参是什么?


前半部分学习下来,觉得C和C++虽然很多地方都是类似的,但有些还是具有很大差异的。写的这些内容虽然都是已有的知识,甚至有的都是直接直接复制过来的,但是理解后再写总结和自己的心得,代码敲下来,修改bug,运行出来,还是和只匆匆看过有些区别的。

一、C++入门

1、C和C++的区别

C++语言是在C语言基础之上为支持面向对象而设计的这么一套程序语言,而面向对象在C++中的体现就是类的机制,所以C++也称作是“带类的C语言”。

C++中的类类似于C语言的结构体,但不同的是:在C++的类中,不仅包含多个基本变量类型,还可以包含很多函数。

举个简单的对号例子:

C语言中定义一个具有5个元素的结构体:

struct stu
{int num;char sex;int math_score;int en_score;int c_score;};
int main()
{struct stu A;return 0;
}

在C++中使用类定义一个相同的内容:

class stu
{int num;char sex;int math_score;int en_score;int c_score;int total_score(){return math_score+en_score+c_score;};};
int main()
{class stu A;return 0;
}

C++类中的成员变量叫做属性,类里的函数叫做方法,即类拥有属性与方法两部分。

2、解读C++程序

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout<<"Nice to meet you!"<<endl;return 0;
}

首先程序第一行,文件包含iostream的标准库

第二行,声明使用一个叫std的命名空间

第三至七行,一个C++程序有且仅有一个的主函数体,cout行负责打印一段话。

3、命名空间

using namespace std;是为了解决多个模块间命名冲突的问题。

C++把相同的名字都放到不同的空间里,来防止名字的冲突。

例如标准C++库提供的对象都存放在std这个标准名字空中,比如cin、cout、endl,所以C++程序中都有using namespace std;

如果要使用cout输出一行的话,可以:

(1)使用上述带有using namespace std;这句话。

cout<<"Nice to meet you!"<<endl;

(2)用域限定符::来逐个制定:

#include<iostream>
int main()
{std::cout<<"Nice to meet you!"<<std::endl;return 0;
}

即cout和endl前面分别用std::指明,表示来自std。

(3)用using域限定符一起制定用哪些名字:

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{cout<<"Nice to meet you!"<<endl;return 0;
}

4、输入输出

C++程序中程序的输入输出,除了完全兼容C的写法,即使用printf和scanf函数来实现。

还有一套输入输出流(这里提到的流是指从某种IO设备上读入或写出的字符序列,习惯称之为“”)

(1)cout输出流

cout输出流需要搭配<<输出操作符来使用:

其实等价于将字符串插入到cout对象里,并以cout对象作为返回值返回,所以可以连续输出多个内容。

cout<<"Hello";

将会输出hello。

(2)endl操纵符

可以直接将它插入到cout里,起输出换行的效果:

cout<<"hello"<<endl<<"bye";

输出就是两行;

(3)cin输入流

接收一个数据之前,都要先定义一个与之类型一致的变量,用来存放这个数据,然后利用cin搭配>>输入操作符,来接收用户从键盘的输入:

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{cout<<"hello"<<endl<<"bye"<<endl;int a;cin>>a;cout<<"get a="<<a<<endl;
}

如果没有输入的话,会自动返回a的值为0。

同时,cin也可以连续接收多个变量。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a,b;cin>>a>>b;cout<<"get a="<<a<<endl<<"get b="<<b<<endl;
}

二、C++表达式和控制语句

主要介绍C++中的数据类型、C++算数运算符、C++bool类型、C++自增++和自减--运算符、C++赋值运算符、C++关系运算符、C++逻辑运算符、C++if选择结构、C++switch选择结构、C++while循环结构、C++do while循环以及C++for循环。

1、数据机构

C++中的数据类型,常用的有int、char、float、double分别表示整形、字符型、单精度和双精度类型,包括它们的扩展类型与C语言中用法都一致:

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int num;char sex;double score1,score2,score3;cout<<"please scanf inf"<<endl;cin>>num>>sex>>score1>>score2>>score3;cout<<"ID:"<<num<<" sex:"<<sex<<" aver score"<<(score1+score2+score3)/3;return 0;
}

C++中不需要手动控制数据类型。

特别:布尔类型bool

布尔类型是一种逻辑值,关键字类型为bool,定义出来的变量只有true和false两个,分别表示真和假两个值,在内存上一般只占一个字节。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{int a=3,b=7;bool r=a>b;cout<<r<<endl;cout<<sizeof(r)<<endl;return 0;
}

2、算数运算符

算数运算符(+、-、*、/、%)有五种,前四种加减乘除和C语言中用法相同。其中%是求模(取余),要求两端的运算符都必须是整数。

练习一:拆分位数

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,g,s,b;cin>>a;g=a%10;s=a%100/10;b=a/100;cout<<b<<" "<<s<<" "<<g<<endl;return 0;
}

练习二:分段函数求值

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int x,y;cin>>x;if(x<1){y=x;}else if(x>=1&&x<10){y=2*x-1;}else if(x>=10){    //剩下的条件约束也要写上y=3*x-11;}cout<<y;return 0;
}

3、bool类型

C语言中没有专门的逻辑值类型支持,但是C++有一个bool类型,即只能表示false(假)或true(真),这种类型只占一个字节大小。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){bool a=true;bool b=false;cout<<a<<endl;cout<<b<<endl;return 0;
}

输出:

1

0

bool类型输出的是数值。

4、C++自增++和自减--运算符

自增运算符(++)和自减运算符(--)都是单目运算符,即一个变量的使用。以++也就是自增运算符为例,通过位置在前在后决定是“先加再用”,还是“先用再加”:

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a=3,b=6;cout<<a++<<" "<<++a<<endl;//先输出再自增,所以第一次输出后自增为4cout<<b++<<" "<<++b<<endl;return 0;
}

输出的原因是:第一次输出的时候先输出3,然后再增加为4;第二次先增加为5,然后再输出。

5、赋值运算符=

=是C语言和C++中的赋值运算符,用于变量 、数组等的赋值使用,操作方向是从右至左。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a=3,b;b=a;cout<<a<<" "<<b<<endl;return 0;
}

正确的读法也是从右往左读,如b=a应读为将a赋值给b.

6、关系运算符

C++中的关系运算符包括>、< 、>=、<=、!=、==六种。

  cout<<(5<3)<<endl;cout<<(5!=1)<<endl;cout<<(5==5)<<endl;

7、逻辑运算符

C++中的逻辑运算符包括&&、||、!三种,分别表示逻辑与、逻辑或、逻辑非。

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a=10,b=10,c=30,d,e;d=!c>(b-a)&&(c-b)>(b-a);e=(b-a)||(c-d)&&!(c-b-a);cout<<d<<endl;cout<<e<<endl;return 0;
}

8、if选择结构

C++中的选择结构,依旧用if选择结构、if-else选择结构、else-if多选择结构以及switch多选择结构,与C语言没有异同。

练习:水仙花数

题目描述:判断一个数是否为"水仙花数",所谓"水仙花数"是指这样的一个数:首先是一个三位数,其次,其各位数字的立方和等于该数本身。例如:371是一个"水仙花数",371=3^3+7^3+1^3.

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,g,s,b;cin>>a;g=a%10;s=a%100/10;b=a/100;if(a==g*g*g+s*s*s+b*b*b){cout<<"1";}else{cout<<"0";}return 0;
}

9、switch选择结构

C++中的switch结构同样也可以实现多种分支结构,类似else if结构,即对于多种情况时候可以根据条件让程序判断选择走哪个分支。

switch(表达式)     
{ case 常量表达式1:语句1; break;case 常量表达式2:语句2; break;case 常量表达式3:语句3; break;// … … case 常量表达式n:语句n; break;default:语句n+1;break;
}

【注意】:switch括号后面没有分号

程序的执行流程是,首先执行switch后面小括号里表达式的值,然后和case后面的常量比较,看看哪个相等,一旦相等,那么就从这个case冒号后面的语句开始执行,即执行完对应的语句后,把后面case的语句也执行完,并且不再去判断case的值相等与否了。而如果比较完一遍发现所有case都不相等的话,那么就执行default后面的语句了。

10、while循环结构

C++中的循环,相较于C语言没有改变,依旧是while循环、do-while循环以及for循环三种,包括配合使用很多的breakcontinue使用方法上都没有什么差别。

练习:判断素数

编写一个程序判断一个数是否为素数【除了1和他本身,都能被整除】

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int a,i;cin>>a;for(i=2;i<a;i++){if(a%i==0){break;}}if(i>=a){   //其实就是到a本身cout<<"1"<<endl;}else{cout<<"0"<<endl;}return 0;
}

11、do while循环

与while循环不同的是,它的执行流程是,遇到do先进入循环执行一次循环体里的语句,然后再判断while里的表达式是否成立,来决定是否进入循环执行第二次。

可以看到,它的特点是无论条件成立于否,都会至少执行一次循环体里的语句

do
{循环体语句
}while(表达式);

练习:N以内累加求和

输入一个数字N,输出N以内(包含N)的数字之和 (N不超过1000)

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int i=0,n,sum=0;cin>>n;do{sum+=i;i++;}while(i<=n);cout<<sum<<endl;return 0;
}

12、for循环

for循环是C++循环中的第三种循环:

for(初始化表达式1;判断表达式2;更新表达式3) 
{ 循环体语句 
}

程序执行遇到for循环后,首先执行初始化表达式1,然后执行判断表达式2,根据真假决定循环体是否执行,若不成立则跳出结束循环。

若成立则执行循环体里的语句,然后进而执行更新表达式3,再重新返回判断表达式2.重复上面过程。

练习:计算1~N之间所有奇数之和

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){int i,n,sum=0;cin>>n;for(i=0;i<=n;i++){if(i%2!=0){sum+=i;}}cout<<sum;return 0;
}

三、C++函数调用与重载、内联

主要介绍C++中函数调用的用法、C++带默认形参值的函数、C++函数重载、C++函数模板以及C++内联函数inline。

1、函数调用的方法

C++中函数调用的方法与C语言相同,是在调用方函数中执行函数调用语句来实现函数调用。

练习:自定义函数之字符串反转

题目描述:写一函数,使输入的一个字符串按反序存放,在主函数中输入并输出反序后的字符串(不包含空格)。

输入一段字符串;输出翻转后的字符串;

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int reverse(char a[],char b[]){int i=0,n;n=strlen(a);while(a[i]!='\0'){b[n-i-1]=a[i];i++;}b[n]='\0';return 0;
}int main(){char str1[100],str2[100];cin>>str1;reverse(str1,str2);cout<<str2<<endl;return 0;
}

2、带默认形参值的函数

在C++中,允许在自定义函数的形参列表中,给形参一个默认的值,这样在调用的时候如果有实参,那么按照实参传递给形参的方法使用;若调用的时候没有指定对应的实参,则形参将使用默认值。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
int add(int a=5,int b=3){return a+b;
}int main(){cout<<add(30,20)<<endl;cout<<add(20)<<endl;  //使用b的默认值cout<<add()<<endl;  //使用a,b的默认值return 0;
}

由于参数的传递顺序是从右至左入栈,所以有默认值的参数必须在放在形参列表的最右边!另外,当函数需要提前声明时,若形参存在默认参数,则声明部分可以制定默认值,而后面的函数定义部分则不再制定默认值。

3、函数重载

对同一个功能函数而言,可能处理的对象类型不同,则需要重新实现这个函数。但是上述过程太繁琐,所以C++支持函数重载解决这个问题。

例如说,在上述的求和函数中,用来接收传入数据并求和,但是作为一个独立的模块, 如何摘掉调用方和传入什么类型的数据(可能是整型、浮点类型等),就需要针对同一个函数为不同类型的元素定制不同的函数。

因此函数重载即两个或以上的函数,函数名相同,但形参类型或个数不同,编译器根据调用方传入的参数的类型和个数,自动选择最适合的一个函数来进行绑定调用,自动实现选择。

#include<iostream>
using namespace std;
int add(int a,int b)
{cout<<"(int ,int)\t";return a+b;
}
double add(double a,double b)
{cout<<"(doble ,double)\t";return a+b;
}
double add(double a,int b)
{cout<<"(double ,int)\t";return a+b;
}
double add(int a,double b)
{cout<<"(int ,double)\t";return a+b;
}
int main()
{cout<<add(2,3)<<endl;cout<<add(2.9,15.3)<<endl;cout<<add(10,9.9)<<endl;cout<<add(11.5,5)<<endl;return 0;
}

4、函数模板

上述函数重载可以处理多种数据类型,但是可以更精简。

函数模板,是可以创建一个通用的函数,可以支持多种形参。用关键字template来定义:

template<class 类型名1,class 类型名2…>
返回值 函数名(形参表列) 模板参数表
{函数体
}

第一行的template<class 类型名1,class 类型名2…>是一句声明语句,template是定义模板函数的关键字,尖括号里可以有多个类型,前面都要用class(或者typename来定义)。

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T1,class T2>
T1 add(T1 x,T2 y){cout<<sizeof(T1)<<" "<<sizeof(T2)<<"\t";return x+y;
}
int main(){cout<<add(10,20)<<endl;cout<<add(1.88,1.12)<<endl;cout<<add("A",2)<<endl;return 0;
}

在主函数中,实际调用时调用了三次,分别三种不用的类型传入,模板函数中的T1和T2类型将根据实际传入的类型变成具体类型,这个化成就叫做模板的实例化。

运行后,可以看出每次调用的类型T1和T2到底是什么类型,有多大字节,以及求和的结果。

5、内联函数inline

一个定义完全的函数,只有在被调用的时候,才会被分配对应的内存空间,在调用完毕后再清理释放。

因此函数的作用就是为了提高代码的可用性,提高开发效率。但如果一个函数代码不多,且被频繁调用,可以使用内联机制。即仍然使用自定义函数,但在编译的时候,把函数代码插入到函数调用处,像普通顺序执行的代码一样,从而免去函数调用的一系列过程。

在函数定义的前面加上关键字inline声明就可以了

#include<iostream>
using namespace std;
inline int max(int a,int b){return (a>b)?a:b;
}
int main(){int x,y;cin>>x>>y;cout<<max(x,y)<<endl;return 0;
}

内联函数的定义要在调用之前出现,才可以让编译器在编译期间了解上下文,进行代码替换。

四、类和对象

这一章主要介绍C++类的定义、C++对象的建立和使用、C++中的构造函数(Constructor)、C++中的析构函数(Destructor)、C++拷贝构造函数、C++浅拷贝与深拷贝、C++中的this指针、C++友元函数的使用方法、C++友元类的使用方法以及C++中常数据的使用及初始化。

1、类的定义

类其实就是一个模子,是一个变量类型,对象就是这个类型定义出来的具体的变量,就像int a;这句话,int对应类,a就对应对象。

概括的讲:类是对象的抽象和概括,而对象是类的具体和实例。

C++中类的其实就是包含函数的结构体!因为C++类里面的成员除了可以像C语言的结构体那样包含基本变量以外,还可以包含函数,前者叫做成员变量,后者叫做成员方法。[

关键字用class类定义,比如一个简单的student类:【类定义后面还有一个分号】

class Student
{
public:int num;char name[100];int score;int print(){cout<<num<<" "<<name<<" "<<score;return 0;}
};

形式上和C语言的结构体非常像,成员有变量也有函数,称之为属性和方法。

  • private表示私有,被它声明的成员,仅仅能被该类里的成员访问,外界不能访问,是最封闭的一种权限;
  • protected比private稍微公开一些,除了类内自己的成员可以访问外,它的子类也可以访问;
  • public声明的成员,则可以被该类的任何对象访问,是完全公开的数据。

类的另一种写法:成员函数仅在类中声明函数原型,在类外定义函数体,这样就可以在类中看到所有的成员函数列表。

其中在类中声明函数原型的方法和在C语言中的函数原型声明一样,但是在类的外边定义的函数,需要类名类名加::作用域限定符表示。则,类外定义的代码如下:

class Student
{
public:int num;char name[100];int score;int print();    //类中声明print函数
};
int Student::print()    //在类外定义完整的print函数{cout<<num<<" "<<name<<" "<<score;return 0;}

也就是说,在类中是事先声明的,在类外又完整的定义了,函数头部分在返回值和函数名之间用类名加::作用域限定符指明函数属于哪个类。

2、对象的建立和使用

(1)对象的建立

类就是包含函数的结构体,是一种自定义数据类型,用它定义出来的变量就是对象,这就是“对象是类的具体和实例”,定义了一个这个类的对象,也可以说实例化了一个对象。

类的使用和结构体相同,都是要访问里面的成员,都是通过类名.变量的方式来访问:

Student A;
A.num = 101;
strcpy(A.name,"dotcpp");
A.score = 100;
A.print();

这里类中的成员变量都是声明为public类型的,如果声明为private类型,则在主函数中主要通过对象.变量的方式直接访问的话就会被禁止报错,原因private类型的变量是私有类型,不允许外部访问。

对于想保护但又想控制的私有变量,通常将其声明为private类型,然后同时定义一个public类型的专门赋值的方法,由于内部成员可以访问private声明的变量,就可以在外部通过这个public的方法来间接控制这些私有的成员,来起到封装、保护的效果,而这个public类型的方法,也称之为这个类的一个外部接口

(2)对象的指针

与普通变量一样,对象也是一片连续的内存空间,因此也可以创建一个指向对象的指针,即对象指针,存储这个对象的地址。定义方法:

类名 *指针名;

例如下述中,Student *p;定义一个clock类型的指针p【并没有建立对象,也没有调用析构函数】;

接下来就是将一个同类型的类对象地址赋值给这个指针,然后通过->来访问对象中的成员。

Student *p;
Student A;
p = &A;
p->print();

使用指针的好处:除了在赋值、访问成员的时候用以外,在传参的时候也建议用指针来传递,因为其传递的为地址,不会进行对象之间的副本赋值,从而减少内存的开销,提高效率。

(3)对象的使用

引用,是C++中一种新的类型,对象引用就是一个类对象起个别名,本质上也是把这个类对象的地址赋给了这个引用类型,两者是指向一块内存空间的。

Student A;
Student &Aq=A;

如上述,定义一个Student类型的对象,然后用&来定义一个该类类型的引用类型,并把A对象赋给Aq作为初始化。

对象引用中主要注意的地方:

  • 两者必须是同类型才可以引用;
  • 除非做函数的返回值或形参时,其他定义引用类型的同时就要初始化;
  • 引用类型并不是建立一个对象,因此不会调用析构函数。

因此是类对象的别名,所以使用方法也和类对象一样,用别名.成员的方法进行访问,如:

Student A;
Student &Aq=A;    //用引用类型时,本质还是存的地址
Aq.print();

用引用类型时,本质还是存的地址,因此无论传参定义都不会太多内存开销,有指针的优势,同时使用起来和类对象本身使用一样,再做函数实参时,直接传入引用对象就可以,不用加地址符,因此看起来更直观、方便。

3、构造函数(Constructor)【系统可自动生成】

在类里,与类名同名,且没有返回值的一个函数,只要我们定义一个类的对象,系统就会自动调用它,进行专门的初始化对象用,而大多数情况下,因为没有定义构造函数,系统会默认生成一个默认形式、隐藏着的构造函数,这个构造函数的函数体是空着的,因此不具有任何功能。

因此,如果用户定义了至少一个构造函数,系统就不会再自动生成,而是根据用户定义的构造函数进行最匹配的一个调用。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
class Student
{private:int num;//学号char name[100];//名字int score;//成绩public:Student(int n,char *str,int s);int print();int Set(int n,char *str,int s);
};
Student::Student(int n,char *str,int s)
{num = n;strcpy(name,str);score = s;cout<<"Constructor"<<endl;
}
int Student::print()
{cout<<num<<" "<<name<<" "<<score;return 0;
}
int Student::Set(int n,char *str,int s)
{num = n;strcpy(name,str);score = s;
}
int main()
{Student A(100,"lilei",11);A.print();return 0;
}

由于已经在类中定义了一个带默认参数的构造函数,则系统不会再自动生成,这个时候定义对象的时候也需要传入三个默认初始值,因为构造函数可以重载,系统会找最匹配的一个函数,但如果定义时不是带默认参数的构造函数,则会报错.

4、析构函数(Destructor)【系统可自动生成】

构造函数是类对象在创建自动调用的,在对象销毁时也会自动调用一个函数,它也和类名同名,也没有返回值,名字前有一个波浪线~,用来区分构造函数,它的作用主要是用做对象释放后的清理善后工作。它就是析构函数

与构造函数相同的是,与类名相同,没有返回值,如果用户不定义,系统也会自动生成一个空的析构函数。而一旦用户定义,则对象在销毁时自动调用。

与构造函数不同的是,虽然两个都为公开类型。构造可以重载,可以有多个构造函数,而析构函数却不能重载,但它可以是虚函数,一个类只能有一个析构函数。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
class Student
{private:int num;//学号char name[100];//名字int score;//成绩public:Student(int n,char *str,int s);~Student();        //先声明int print();int Set(int n,char *str,int s);
};
Student::Student(int n,char *str,int s)
{num = n;strcpy(name,str);score = s;cout<<"Constructor"<<endl;
}Student::~Student()      //析构函数没有参数
{cout<<num<<" "<<name<<" "<<score<<" ";cout<<"destructor"<<endl;
}int Student::print()
{cout<<num<<" "<<name<<" "<<score;return 0;
}
int Student::Set(int n,char *str,int s)
{num = n;strcpy(name,str);score = s;
}
int main()
{Student A(100,"lilei",11);Student B(1111,"hanmeimei",59);return 0;
}

输出原因:

  1. 首先创建了对象 A,然后创建了对象 B。因此,首先输出的是 A 对象的构造函数消息 "Constructor"。接着,输出的是 B 对象的构造函数消息 "Constructor"。
  2. 然后,程序结束时,对象 B 先被销毁,所以先输出 B 对象的析构函数消息,即 "1111 hanmeimei 59 destructor"。接着,对象 A 被销毁,输出 A 对象的析构函数消息,即 "100 lilei 11 destructor"。
  3. A和B对象同属局部对象,也在栈区存储,也遵循“先进后出”的顺序!
  4. 在 main 函数中,先创建的对象会后被销毁,所以先输出后创建的对象的析构函数消息。【相当于一个栈的形式】

5、拷贝构造函数【系统可自动生成】

在C++中,与类名同名,且形参是本类对象的引用类型的函数,叫做拷贝构造函数(Copy Constrctor),与构造函数一样,当不主动定义的时候,系统也会自动生成一个,进行两个对象成员之间对应的简单赋值,用来初始化一个对象。

#include<iostream>
using namespace std;
#define PI 3.1415
class Circle
{private:double R;public:Circle(double R);Circle(Circle &A);double area();double girth();
};
Circle::Circle(double R)
{cout<<"Constructor"<<endl;this->R = R;
}
Circle::Circle(Circle &A)
{cout<<"Copy Constructor"<<endl;this->R = A.R;
}
double Circle::area()
{return PI*R*R;
}
double Circle::girth()
{return 2*PI*R;
}
int main()
{Circle A(5);Circle B(A);return 0;
}

在构造函数Circle::Circle(double r)中,this->r = r;的意思是将传入构造函数的参数r赋值给当前对象的成员变量r。这样做是为了区分参数r和成员变量r,以确保正确赋值。

在拷贝构造函数Circle::Circle(Circle &A)中,this->r = A.r;的意思是将传入的对象A的成员变量r的值赋值给当前对象的成员变量r。这样可以创建一个新的Circle对象,并将传入的Circle对象A的属性复制到新对象中。

本例中定义了一个Circle圆形类,分别定义了带参数的构造函数和拷贝构造函数,然后在主函数中定义A对象,并传入初始值,调用带参数的构造函数。及定义B对象,通过A对象来初始化B对象。

第一次定义的A对象调用带参数的构造函数,第二个B对象由于是通过A对象来初始化,所以调用拷贝构造函数。

默认的拷贝构造函数仅仅是做简单的赋值,有些情况则要出现问题,这就涉及到深拷贝浅拷贝。

6、浅拷贝与深拷贝

在前面讲到的贝构造函数的例子Circle类中,拷贝的策略都是与系统默认的策略一致,即把原有对象中成员依次拷贝给新对象中对应的成员。但简单的将所有情况都按照这种简单的方式初始化,可能出现问题。

例如:如果在刚刚的Circle类的成员变量中加一个指针成员,初始化需要动态开辟内存,这时候就会出现问题:

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
#define PI 3.1415
class Circle{private:double r;char *str;public:Circle(double r,char *str);~Circle();double area();double length();
};
Circle::~Circle(){delete []str;
}Circle::Circle(double r,char *str){cout<<"constructor"<<endl;this->r=r;this->str=new char[strlen(str)+1];strcpy(this->str,str);cout<<this->r<<" "<<this->str<<endl;
}double Circle::area(){return PI*r*r;
}double Circle::length(){return 2*PI*r;
}int main(){Circle A(5,"old class");Circle B(A);return 0;
}

输出结果:

默认的拷贝构造函数仅仅是进行数据赋值,并不能为指针开辟内存空间。

例如This->str = str;本质上是两个指针指向一块堆空间。那么两个对象回收的时候,会调用自己的析构函数,释放这块内存空间,由于两个对象要调用两次,即delete两次,就会出现错误。

所以,当类中有指针类型时,依靠默认的拷贝构造函数的方法,已经无法满足需求,必须定义一个特定的拷贝构造函数,即不仅可以进行数据的拷贝,也可以为成员分配内存空间,实现真正的拷贝,也叫做深拷贝,这就是深拷贝构造函数

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
#define PI 3.1415
class Circle{private:double r;char* str;public:Circle(double r,char *str);Circle(Circle &A);~Circle();double area();double length();
};Circle::~Circle(){delete []str;cout<<"call Destructor"<<endl;
}Circle::Circle(Circle &A){cout<<"Copy Constructor"<<endl;this->r=A.r;this->str= new char[strlen(A.str)+1];strcpy(this->str,A.str);
}Circle::Circle(double r,char *str){cout<<"constructor"<<endl;this->r=r;this->str=new char[strlen(str)+1];strcpy(this->str,str);
}double Circle::area(){return PI*r*r;
}double Circle::length(){return 2*PI*r;
}int main(){Circle A(5,"old class");Circle B(A);return 0;
}

其中可能会出现错误的地方:在构造函数Circle::Circle(double r, char *str)中,strcpy(this->str,A.str);这行代码中的A.str应该改为str,因为str是当前构造函数的参数,而不是之前定义的对象A的成员变量。

所以,在赋值之前开辟足够的内存空间,来真正完成完整的拷贝,这就是“深拷贝”。

7、this指针

因为只要定义一个类,系统就会预定义个名字叫做this名且指向当前对象的指针。

当在类的成员函数中使用关键字"this"时,它指的是当前对象的指针,而不是类本身的指针或类的名称。假如定义了一个Circle类,并不会预定义一个名为"this"的指针。可以在Circle类的成员函数中使用关键字"this"来引用当前对象的成员变量和成员函数。

例如,如果在Circle类的成员函数中使用语句this->r = r;,它表示将传入的参数r赋值给当前对象的成员变量r。

一个时钟类的一个成员函数,用来设置时间传值的代码:

int Clock::SetTime(int h,int m,int s)
{H = h;M = m;S = s;
}

可以看到Clock类本身的成员变量为H、M、S,要用外部传来的值给它们三个赋值,为了区别它们,把形参定义成小写(这里的形参是h/m/t)。

int Clock::SetTime(int h,int m,int s)
{this->H = h;this->M = m;this->S = s;
}
int Clock::SetTime(int h,int m,int s)
{(*this).H = h;(*this).M= m;(*this).S= s;
}

以上两种表述都是正确的。

this指针可以用来区分本对象与外部变量。

因为当一个对象调用其成员函数的时候,即便程序中有多个该类的对象,但成员函数的代码也仅有一份,所以为了区分它们是哪个对象调用的成员函数,编译器也是转化成this->成员函数这种形式来使用的。

8、友元函数的使用方法

类中的私有成员,只有被类里的成员函数访问,在类外是不能访问的。类中的私有成员,只有被类里的成员函数访问,在类外是不能访问的。

但可能存在,在类外还想访问私有成员的情况,这时候就可以把外部的函数声明为友元类型,赋予它可以访问类内私有成员的权利。

友元的对象,可以是全局的一般函数,也可以是其他类里的成员函数,这种叫做友元函数。不仅如此,友元还可以是一个类,这种叫做友元类

  • 友元函数:是在类定义中声明为友元的非成员函数。声明为友元函数的函数可以直接访问类的私有成员,就像是类的成员函数一样。然而,友元函数并不能使用类内的this指针,因为它不是类的成员函数,无法访问特定的对象。
  • 友元类:是在类定义中声明为友元的另一个类。声明为友元类的类可以访问该类的私有成员。与友元函数类似,友元类也不能使用类内的this指针,因为它不是类的成员函数,无法访问特定的对象。
  • 友元关系不具备继承性。父类的友元并不会自动成为子类的友元,即父类的朋友不一定是子类的朋友。每个类的友元关系都是独立的,不会被继承。

在类内对友元函数进行声明,并在之前加上friend关键字

练习:求两点之间距离的程序(友元函数)

#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;
class Point{private:double x,y;public:Point(double a,double b){x=a;y=b;}int getpoint(){cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;return 0;}friend double distance(Point &a,Point &b);
};
double distance(Point &a,Point &b){double xx,yy;xx=a.x-b.x;yy=a.y-b.y;return sqrt(xx*yy+yy*yy);
}
int main(){Point A(2.0,3.0);Point B(3.0,5.0);double dis;dis=distance(A,B);cout<<dis<<endl;return 0;
}

实现求两点之间距离的函数为外部的一般函数,由于需要访问类内的私有成员,所以把它在类内声明成frined友元类型,见Point类内的最后一行。

9、友元类的使用方法

当一个类声明另一个类为友元类时,被声明为友元的类(友元类)可以访问声明它为友元的类的私有成员。这意味着友元类可以直接访问被授权类的私有成员,就好像它们是自己的成员一样。

为了声明一个类为友元类,需要在被授权类的定义中使用friend关键字来声明友元类。这样一来,友元类就可以访问被授权类的私有成员。

例如:

class A {
private:int privateDataA;public:A() : privateDataA(0) {}friend class B;  // 声明类B为类A的友元类
};class B {
public:void accessPrivateDataA(A& obj) {obj.privateDataA = 42;  // 友元类B可以直接访问类A的私有成员privateDataA}
};int main() {A objA;B objB;objB.accessPrivateDataA(objA);  // 通过友元类B访问类A的私有成员return 0;
}

在上述示例中,类A声明了类B为友元类。这意味着类B可以直接访问类A的私有成员privateDataA。在类B的成员函数accessPrivateDataA中,通过传递类A的对象引用,可以修改类A的私有成员privateDataA的值。
友元类的声明使得类B在访问类A的私有成员时不受访问级别限制。这种机制可以用于在特定情况下允许一些类之间共享私有信息。

练习:求两点之间距离的程序(友元类)

#include<iostream>
#include<math.h>
using namespace std;
class Point{private:double x,y;public:Point(double a,double b){x=a;y=b;}int getpoint(){cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;return 0;}friend class Tool;
};class Tool{public:double getx(Point &A){cout<<A.x<<endl;return A.x;}double gety(Point &A){cout<<A.y<<endl;return A.y;}double dis(Point A){cout<<sqrt(A.x*A.x+A.y*A.y)<<endl;return sqrt(A.x*A.x+A.y*A.y);}
};int main(){Point A(2.0,3.0);Tool T;T.getx(A);T.gety(A);T.dis(A);return 0;
}

定义了一个工具类,可以获取一个点类的横、纵坐标以及求出这个点距离原点的距离,由三个方法实现,封装到一个类Tool里。

优点:更方便快捷的访问类内的私有成员。

缺点:打破了C++中的封装思想。

10、常数据的使用及初始化

常数据成员的使用及初始化

“常”的关键字是const,是不可以被改变的,比如用const修饰的一个变量就成了常变量,这个值不可被更改。

C++中,const除了可以修饰一般的变量为常变量之外,还可用于修饰某个对象,变成常对象。以及可以修饰类的数据成员和成员函数,分别叫做类的常数据成员和常成员函数。

(1)常数据成员

定义的格式为:

数据类型 const 数据成员名;
或
const 数据类型 数据成员名;

被const修饰的成员则必须进行初始化,并且不能被更改,而初始化的方式则是在类的构造函数的初始化列表里进行的。

另外,有一个特殊情况,如果成员是static类型,即静态常数据成员,因为是静态的属性,初始化则需在类外进行初始化。

#include<iostream>
using namespace std;
class Clock
{
private:const int h;  //修饰h为常类型成员const int m;  //修饰m为常类型成员int const s;  //和上面两种用法都可以static const int x;
public:Clock(int a,int b,int c):h(a),m(b),s(c){cout<<"Constrctor! Called"<<endl;}int ShowTime(){cout<<h<<":"<<m<<":"<<s<<endl;return 0;}int GetX(){cout<<x<<endl;return 0;}
};
const int Clock::x = 99;
int main()
{Clock A(12,10,30);A.ShowTime();A.GetX();return 0;
}

其中如果想要重新定义一个对象B且变量是通过输入的形式,并完成函数调用:

int main()
{/*insert start*/int x,y,z;cin>>x>>y>>z;Clock B(x,y,z);B.ShowTime();B.GetX();/*insert end*/Clock A(12,10,30);A.ShowTime();A.GetX();return 0;
}

(2)常对象

C++中可以把一个对象声明为const类型,即常对象。这样声明之后,这个对象在整个生命周期中就不可以再被更改,所以在定义的时候要由构造函数进行初始化。

将对象声明为const时,它的成员变量被视为只读,不允许对其进行修改。这种限制可以提供一些重要的优势,例如确保对象的数据不会被意外改变,或者在函数参数中传递对象时,保证对象的状态不会被修改。在声明常对象时,必须在声明的同时进行初始化,因为常对象的值一旦被初始化,就不能再被修改。

定义格式如下:

类型 const 对象名;
或
const 类型 对象名;

还是上述的那个例子:

#include<iostream>
using namespace std;
class Clock
{
private:const int h;  //修饰h为常类型成员const int m;  //修饰m为常类型成员int const s;  //和上面两种用法都可以int x;
public:Clock(int a,int b,int c):h(a),m(b),s(c){x=99;cout<<"Constrctor! Called"<<endl;}int ShowTime(){cout<<h<<":"<<m<<":"<<s<<endl;return 0;}int GetX() const{//x=99;cout<<x<<endl;return 0;}
};int main()
{const Clock A(12,10,30);const Clock B(14,20,50);//A = B;//A.ShowTime();A.GetX();return 0;
}

其中主函数中注销的那两句,在正常编译的时候会报错,因为:①A为常对象不可以被赋值;②常对象不可以访问类中的非常成员函数,只能访问常成员函数,但是showtime()函数是非常成员函数。

(3)常成员函数

一个类中的成员函数被const修饰后,就变成了常成员函数,常成员函数的定义如下:

返回类型 函数名(形参表列) const;

需要注意:

  • 常成员函数的定义和声明部分都要包含const;
  • 常成员函数只能调用常成员函数,而不能调用非常成员函数,访问但不可以更改非常成员变量。
#include<iostream>
using namespace std;
class Clock
{
private:const int h;  //修饰h为常类型成员const int m;  //修饰m为常类型成员int const s;  //和上面两种用法都可以int x;
public:Clock(int a,int b,int c):h(a),m(b),s(c){x=99;cout<<"Constrctor! Called"<<endl;}int ShowTime(){cout<<h<<":"<<m<<":"<<s<<endl;return 0;}int GetX() const{//x=99;cout<<x<<endl;return 0;}
};int main()
{const Clock A(12,10,30);A.GetX();return 0;
}

如果使用getx()函数中的x=99;语句,就会编译错误,因为常成员函数只能访问但不可以更改非常成员变量。

其他易混淆的内容

1、形参是什么?

形参(Formal Parameter)是函数或方法定义中声明的参数,用于接收调用该函数或方法时传递的实际参数(实参)。形参是函数或方法的局部变量,在函数或方法内部使用。

当定义函数或方法时,可以指定一个或多个形参,以便在函数或方法内部使用这些参数进行操作。形参的目的是为了传递数据给函数或方法,使其能够执行相应的任务。

形参的声明包括参数的类型和参数的名称,例如:

void myFunction(int x, double y, char z);

在上述函数声明中,x、y和z是形参,它们的类型分别为int、double和char。这意味着当调用myFunction函数时,必须提供一个int类型的值、一个double类型的值和一个char类型的值作为实参。

实参(Actual Argument)是在函数或方法调用时传递给形参的实际值。实参可以是常量、变量、表达式或函数的返回值,只要它们的类型和顺序与函数或方法定义中的形参匹配即可。

在函数或方法调用时,实参的值被传递给对应的形参,并在函数或方法内部使用。

例如:

void printSum(int a, int b) {int sum = a + b;cout << "Sum: " << sum << endl;
}int main() {int x = 5;int y = 3;printSum(x, y); // 调用printSum函数,x和y是实参return 0;
}

在上述示例中,printSum函数有两个形参a和b,在函数调用printSum(x, y)中,变量x和y作为实参传递给形参a和b,并在函数内部使用它们计算并打印出它们的和。

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