C++|C++ 核心编程

0.前言 最近在做算法移植的时候,发现自己对c++的知识忘得很多,于是就计划重新捡起来。
纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行
一直都是我学习和工作的原则,我比较喜欢动手。
于是我把c++的基础知识一行行代码敲了一遍,无论多简单!
为以后研究camera框架源码,写算法移植的框架打一下基础!
1.内存分区模型 c++内存分为4个区域:

  • 代码区:存放函数体的二进制代码,由操作系统进行管理。
  • 全局区:存放全局变量、静态变量、常量
  • 栈区:由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、局部变量等。
  • 堆区:由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收
内存分区的意义:
不同区域存放的数据,赋予不同的生命周期,给我们更大的灵活编程。
1.1 程序运行前 在程序编译后,生产了exe可执行程序,未执行该程序前分为
代码区:
存放cpu执行的机器指令 1.共享:目的是对于频繁被执行的程序,只需内存中由一份代码即可。 2.只读:防止程序被随意修改指令

全局区:
全局变量包含常量区:字符串常量和其他常量 程序结束后,系统自己释放全局区的数据 const修饰的局部变量(局部常量),不放在全局区,而是放在栈区 int fun() { const int a =10; //局部常量 }

总结:
  • c++在exe程序运行前分为全局区和代码区
  • 代码区的特点是只读和共享
  • 全局区中存放全局变量 静态变量 常量
  • 常量区中存放const修饰的全局变量(即全局常量) 和 字符串常量
1.2 程序运行后 栈区
由编译器自动分配和释放,函数的参数,局部变量等
注意事项:不与返回局部变量的地址,栈区开辟的数据在函数结束后,编译器会自动释放
堆区
由程序员分别和释放,若程序员不释放,程序结束后,系统会自己释放,如果程序不结束,系统就永远不释放。
c++中主要用new在堆区申请内存
1.3 new的用法 new申请,务必使用delete释放
int *a = new int(10); delete a; int *b = new int [8]; delete [] b; //数组释放要加[]

2.引用 2.1 引用的基本使用 作用:给变量起别名
语法:数据类型 &别名 = 原名
int a =10; int &b = a; (本质上:int *const b = &a)

2.2 引用的注意事项
  • 1.引用必须要初始化
    int &b; //错误
  • 2.引用在初始化后,不可以改变
int a =10; int &b = a; int c =20; b = c; //赋值操作,而不是更改引用

2.3 引用做函数参数 作用:函数传参时,可以利用引用的技术,让形参修饰实参
优点:可以简化指针修改实参
void swap(int &a,int &b) { int temp = a; a = b; b = temp; }

2.4 引用做函数返回值 作用:引用可以作为函数的返回值
注意:不要返回局部变量的引用
用法:函数调用作为左值
int& fun() { static int a =10; return a; }int &ref = fun(); fun()= 100; //函数调用可以作为左值 被赋值

2.5 引用的本质 本质:引用的本质在c++内部实现是一个指针常量(指向不变,里面的值可变)
//编译器发现这里是引用,转换位int * const ref = &a; void func(int & ref) { ref = 100; //ref是引用,转换位*ref = 100 }int main(){ int a=10; int& ref = a; //自动转换为 int* const ref = &a; //指针常量是指向不可更改,值可改,也说明为什么引用不可更改ref = 20; //发现是引用,自动转换成 *ref =20 }

结论:c++途径用引用计数,因为语法方便,引用的本质是指针常量,但是所有指针的操作,编译器都帮我们做了
常量引用 作用:常量引用主要用来修饰形参,防止误操作
const int & a;
int &ref =10; //这是错误的,引用必须引用一块合法的内存,10在常量区,访问时必须加const
int &ref =10; //这是错误的,引用必须引用一块合法的内存const int &ref =10;//合法 //加上const之后,编译器把代码修改成 /* int temp =10; const int &ref = temp; *///常量引用使用场景:通常用来修饰形参,防止函数改值 void printValue(const int&a){ //a=20;报错 print("a=%d",a); }

3.函数提高 3.1 函数的默认参数 在c++中,函数的形参是可以有默认值的。
语法: 返回值 函数名 (参数 = 默认值) { }
int func(int a,int b=1, int c =2) {}

  • 如果形参中某个位置有了默认参数,从这个位置往后,从左往右都必须有默认参数
  • 如果函数声明有默认参数,函数实现就不能有默认参数,否则会报错:重定义默认参数
int fun2(int a =10); //声明 int func2(int a =10){//实现 } 这样会报错

3.2 函数占位参数 c++中的函数的形参是可以有占位参数的,用来做占位,调用函数时必须填补该位置。
语法: 返回值 函数名 (数据类型){ }
//占位参数-第二个参数 void func(int a,int) {} //占位参数 还可以有默认参数 void func2(int = 10){}int main(){ func(10,10); }

3.3 函数重载 3.3.1 函数重载概述 作用:函数名可以相同,提高复用性
函数重载满足条件
  • 同一个作用域下
  • 函数名相同
  • 函数参数 类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同
注意:函数返回值 不可以作为函数重载的条件
void fun(); void fun (int a,float b) void fun (float b,int a) //intfun (float b,int a) 这个会报错,二义性

3.3.2 函数重载注意事项
  • 引用作为重载条件
//1.引用作为重载条件 void func(int &a){ //int& a =10 ;不合法}void func(const int &a){const int &a = 10 合法} 这两个是函数重载 int 和 const int算不同类型int main(){ int a =10; func(a); //此时调用第1个void func(int &a), //如果void func(int &a)没定义,就调用第2个 func(10); //此时调用第2个void func(const int &a) }

  • 函数重载碰到默认参数
void func(int a){ //int& a =10 ;不合法} void func(int a,int b =10){ }fun(10); //这里编译器不知道调用哪个了

这里函数会出现二义性,会报错,
一般写函数重载时,就别写默认参数了
4.类和对象 万事万物皆为对象,包含属性和行为
c++面向对象的三大特性:封装、继承、多态
4.1 封装
4.4.1 封装的意义 封装是c++面向对象的三大特性之一
意义:
  • 将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物
  • 将属性和行为加以权限控制f
封装的意义1:
在设计类的时候,属性和行为写一起,表现事物
语法:class 类名{访问权限: 属性/行为};
设计一个圆类
//圆周率 const double PI = 3.14;class Circle { //访问权限 public://属性 int r; //半径//行为 double calZC(){ return 2*PI*r; }Circle c ; //对象 c.r = 10; c.calZC();}

封装的意义2:
将属性和行为加以权限控制
访问权限有3种
1.public:公共权限
成员 类内可以访问,类外可以
2.protected:保护权限
成员 类内可以访问,类外不可以
3.private:私有权限
成员 类内可以访问,类外不可以
4.1.2 struct 和 class区别 在c++中,struct和class的唯一区别:
默认访问权限不同
  • struct 默认权限 公共
  • class 默认权限 私有
class C1 { int a; //私有 };struct C2 { inta ; //公共 }

4.1.3 成员属性设置为 私有
  • 优点1::将所有的属性设置成私有,可以自己控制读写权限
  • 优点2:对于写权限,可以检测数据的有效性
4.2 对象的初始化和释放 4.2.1 构造函数和析构函数 对象的初始化和释放是2个非常重要的安全问题。
对象没用初始状态,其后果是未知的
使用完对象没释放,也会造成安全难问题
  • 构造函数:创建对象时,初始化属性
  • 析构函数:销毁对象时,释放资源
    2个函数都是系统自动调用!
构造函数语法:类名(){ }
1.构造函数没有返回值,也不写void
2.函数名和类名相同
3.构造函数有参数,可以函数重载
4.创建对象时,自动调用一次构造函数
析构函数语法:
1.析构函数没有返回值,也不写void
2.析构函数与类名相同,在名称前加上~
3.析构函数没用参数,无法重载
4.对象销毁前会自动调用一次析构函数
Class p{ //构造函数 p(){ } //析构函数 ~p(){ } };

4.2.3构造函数的分类和调用 两种分类方式:
按照参数:有参构造和无参构造
按照类型:普通构造和拷贝构造
三种调用方式:
括号法
显示法
隐式转换法
class Person { public: Person(){//无参构造 } Person(int a){//有参构造 age = a; } //以上都是普通构造Person(constPerson &p){//拷贝构造 age = p.age; }private: int age; }1.括号法 Person p1; Person p2(10); Person p3(p2); 2.显示法 Person p1; Person p2= Person(10); Person p3 = Person(p2); Person(6); //单独拿出来是 匿名对象 特点:当前行执行结束后,系统会立即回收匿名对象注意事项: 不要利用拷贝构造函数,初始化匿名对象 Person(p3); 编译器会认为Person(p3) == Person p3; 3.隐式转换法 Person p4 = 10; //相当于 Person p4 = Person(10); Person p5 = p4; //相当于 Person p5 = Person(p4);

4.2.3 拷贝构造函数的调用时机
class Person{ public: Person(){ 无参构造 }Person(int a ){ 有参构造 age =a; }Person(const Person & p){ 拷贝构造 age = p.age; }~Person(){ 析构函数 }private: int age; }

三种情况:
  • 使用一个已经创建完的对象来初始化一个新对象
void test(){ Person p1(20); Person p2(p1); }

  • 值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p){//这里相当于Person p = my_p} void test2(){ Person my_p; doWork(my_p); } * 以值的方式返回局部对象 ```c Person doWork3(){ Person p; return p; //这里执行完后会释放p,系统会拷贝一个临时p返回 } void test(){ Person p = doWrok3(); }

4.2.4 构造函数调用规则 默认情况下,c++编辑器会给一个类添加3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(对所有属性进行值拷贝)
构造函数规则:
  • 如果用户定义了有参构造,c++编辑器不在提共默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造
  • 如果用户定义拷贝构造函数,c++不会提供其他构造函数
Person(const Person & p){ 拷贝构造 age = p.age; }

4.2.5 深拷贝和浅拷贝
  • 浅拷贝:值拷贝
  • 深拷贝: 在堆区重新申请一块内存空间,进行拷贝操作
#include using namespace std; /* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */ class Person { public: Person() { cout<<"Person 默认构造函数"<
总结:如果成员变量有在堆区开辟内存的,一点要自己提供拷贝构造函数,防止浅拷贝代理的堆内存重复释放问题
4.2.6 初始化列表 作用
c++提供初始化列表的语法,用来初始化属性
【C++|C++ 核心编程】语法:构造函数():属性1(值1),属性2(值2)···{}
#include using namespace std; /* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */ class Person { public: Person():m_a(10),m_b(20) {}Person(int a,int b):m_a(a),m_b(b) {} int m_a; int m_b; }; int main(int argc, char** argv) { Person p; cout<

4.2.7 类对象作为类的成员 构造时:当其他类对象作为本类成员时,构造时先构造出其他类的对象,在构造自身
析构时:先析构自己,再析构其他类。(因为加载函数是栈的形式 后进先出)
class Phone { public: Phone(string name):name(name) { cout<<"Phone 有参构造函数调用"<

4.2.8 静态成员 在成员函数和成员变量前面加上static关键字,成为静态成员。
静态成员分为:
  • 静态成员变量
    • 所有对象共享一份数据
    • 在编译阶段分配内存
    • 类内声明,类外初始化
class A { public: static int m_a; //类内声明 } int A::m_a = 100; //类外初始化 要去掉static

  • 静态成员函数
    • 所有对象共享同一个函数
    • 静态成员函数只能访问静态成员变量
    • 类外无法访问私有的成员函数或者变量
class Person { public: static void fun() { cout<<"静态成员函数"<

4.3 C++的对象模型和this指针
4.3.1 成员变量和成员函数分开存储 在c++中,类内的成员变量和成员函数是分开存储的,
只有非静态成员变量才属于类的对象上
  • 空对象占用内存为1个字节
    c++编译器会给每个空对象分配一个字节空间,是为了区分空对象占用内存的位置。
class Person {} ; void test() { Person p; //空对象 cout<

  • 只有非静态成员变量才属于类的对象上
class Person { int a; //非静态成员变量 属于类的对象 此时p的内存为4 个字节static int b; //静态成员变量 不属于类对象上void fun(); //非静态成员函数 不属于类对象上static void fun2(); //静态成员函数 不属于类对象上 } ; void test() { Person p; cout<

4.3.2 this指针的概念 this指针指向被调用的成员函数所属的对象
谁调用this,this就指向哪个对象
this是隐含在非静态成员函数内的一种指针
this指针的用途:
  • 当形参和成员变量同名时,可以用this指针来区分
  • 在类的非静态成员函数中返回对象本身,可以用return *this
class Person { public: Person(int age) { this->age = age; }//这里要返回Person&,如果返回Person,系统会创建一个临时变量返回 Person& addAge(Person &p) { this->age += p.age; //this指向的是p2的指针,而*this指向的是p2对象本身 return *this; } int age; } ;

this指向的是p2的指针,而*this指向的是p2对象本身
4.3.3 空指针访问成员函数 c++中空指针也是可以调用成员函数的,
如果要用到this指针,要加以判断,保证代码的健壮性
class Person { public: void showName() { cout<<"this is Person class"<

  • 类做友元
class Home { public: friend class GoodGay; Home():m_livingRoom("客厅"), m_bedRoom("卧室") {} public: string m_livingRoom; private: string m_bedRoom; }; class GoodGay { public: GoodGay() { h = new Home; } void visit() { cout<<"好基友正在访问:"<< h->m_livingRoom<m_bedRoom<

  • 成员函数做友元
class GoodGay; class Home { //成员函数做友元 friend void GoodGay::visit(); public: Home():m_livingRoom("客厅"), m_bedRoom("卧室") {} public: string m_livingRoom; private: string m_bedRoom; }; class GoodGay { public: GoodGay() { h = new Home; } void visit() { cout<<"好基友正在访问:"<< h->m_livingRoom<m_bedRoom<

4.5 重载
ps:运算符重载跳过
4.6 继承
继承的好处
减少重复的代码
4.6.1 继承的基本语法 语法:
class 子类:继承方式 父类
子类也称为派生类
父类也成为基类
class BaspePage { public: void header() { cout<<"首页 公开课 登录 注册"<

4.6.2 继承的方式 继承的方式一共有三种:
  • 公共继承
  • 保护继承
  • 私有继承
C++|C++ 核心编程
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class Father { public: Father():a(1),b(1),c(1) {} public: int a; protected: int b; private: int c; }; class Son1:public Father { public: void fun() { a= 10; b= 20; //c= 30; } }; void test01() { Son1 s; s.a = 100; //s.b = 50; 保护权限类外无法访问 }

4.6.3 继承中的对象模型
问题:从父类继承过来的成员,哪些属于子类对象中?
私有成员也会被子类继承,只是被编译器隐藏了,无法访问
class Base { public: int a; protected: int b; private: int c; //私有成员也会被子类继承,只是被编译器隐藏了,无法访问 }; class Son:private Base { public: int d; }; int main(int argc, char** argv) { Son s; cout<

4.6.4 继承中构造和析构的顺序
子类继承父类后,当创建子类对象时,也会调用父类的构造。
先构造父类,在构造子类,析构相反:先析构子类,再析构父类
class Base { public: Base() { std::cout<<"Base 的默认构造函数"<

4.6.5 继承中同名成员的处理方式
问题:当子类与父类出现同名成员,如何通过子类对象,访问子类或者父类的同名数据呢?
  • 访问子类 同名成员,直接访问即可
  • 访问父类 同名成员,需要加作用域
总结:
  • 1.子类对象可以直接访问到子类中的同名成员
  • 2.子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  • 3.当子类和父类拥有同名的成员函数时,子类会隐藏父类中所有的同名函数,需要加作用域才可以访问父类的同名函数
class Base { public: Base() { m_a = 100; }void fun() { cout<<"Base - fun()"<

4.6.8 菱形继承 概念:
2个子类继承同一个父类
又有某个类统计继承2个子类
这种继承被称为菱形继承,或者钻石继承
class Animal { public: int m_Age; }; //继承前面加virtual关键字,变为虚继承 //此时公共父类Animal称为虚基类 class Sheep : virtual public Animal{}; //羊 class Camel : virtual public Animal{}; //骆驼 class Alpaca : public Sheep , public Camel{}; //羊驼 int main() { Alpaca a; a.Sheep::m_Age = 100; a.Camel::m_Age = 200; cout<<"a.Sheep::m_Age ="<

总结:
  • 菱形继承带来主要问题是 子类继承多份相同的数据,导致资源浪费。
  • 利用 虚继承 解决菱形继承问题
  • 虚继承的本质是继承指针,通过指针去访问同一份数据(m_Age)
4.7 多态
多态是C++面向对象的三大特性之一
4.7.1 多态的基本概念 多态分为2类:
  • 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
  • 动态多态:派生类和虚函数实现运行时多态
静态多态和动态多态的区别:
  • 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
  • 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址
静态多态
class Animal { public: void speak() { cout<<"动物在说话"<

动态多态
class Animal { public: //加上virtual,变成虚函数,就可以晚绑定 ,子类的函数可加virtual 或者不加 virtual void speak() { cout<<"动物在说话"<

重写: 函数返回值 参数列表完全相同
重载:函数参数列表不同,返回值相同
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
动态多态的使用
父类的指针或者引用,执行子类对象
class A { public: int fun(){} } 这里 sizeof(A)= 1 class A { public: virtual int fun(){} } 这里 sizeof(A)= 4,因为加上 virtual ,fun就变成了一个指针(指针都是4个字节)vfptr:虚函数指针

4.7.2 多态案例-计算器 普通代码实现计算器
//普通代码实现计算器 class NomalCal { public: int getResutl(int oper) { switch(oper) { case '+' : return m_a + m_b; break; case '-' : return m_a - m_b; break; case '*' : return m_a * m_b; break; //如果想扩展功能:除法,需要修改源码 //开发中提倡开闭原则:对扩展进行开放,对修改进行关闭 default: return 0; } } int m_a; int m_b; } ; void test1() { NomalCal nc; nc.m_a = 10; nc.m_b = 10; cout<m_b<<" = "<getResult()<

多态的优点:
  • 代码结构清晰
  • 可读性强
  • 利于前期和后期的扩展以及维护,符合开闭原则
4.7.3 纯虚函数和抽象类 在多态中,通常父类中的虚函数是毫无意义的,主要调用子类的重写的函数。
因此可以把虚函数改为纯虚函数
语法:virtual 返回值类型 函数名(参数列表) = 0
当类中只要有1个纯虚函数,也把类称为抽象类
抽象类的特点:
  • 无法实例化对象
  • 子类必须重写抽象类中的纯虚函数,否则也属于抽象类
class Base//抽象类:类中只要有一个纯虚函数 { public: //纯虚函数 virtual void fun() = 0; } ; class Son : public Base { public: virtual void fun(){} };

4.7.4 多态案例2-制作饮品 1.茶的抽象类
class AbsDrinKing { public: //1.煮水 virtual void boil() = 0; //2.冲泡 virtual void brew() = 0; //3.倒入杯中 virtual void pourInCup() = 0; //4.加入辅料 virtual void putSomething() = 0; void makeDrink() { boil(); brew(); pourInCup(); putSomething(); } };

2.做咖啡
class CofferDrink : public AbsDrinKing { //1.煮水 virtual void boil() { cout<<"煮咖啡"<

3.做奶茶同理
省略···
4.制作函数
void doWork(AbsDringKing *abs) { abs->makeDrink(); }

4.7.5 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:
  • 可以解决父类指针释放子类对象的问题
  • 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构的区别:
  • 如果是纯虚析构,则该类属于抽象类,无法实例化对象,而虚析构可以!
虚析构语法:
virtual 类名(){ }
纯虚析构语法:
virtual 类名() = 0;
类外还要写实现
类名::~类名(){ }
可能出现内存泄漏

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解决办法:
1.父类析构函数加上virtual,变成虚析构
class Animal { public: Animal(){cout<<"Animal 构造函数调用"<

2.纯虚析构
class Animal { public: Animal(){cout<<"Animal 构造函数调用"<

总结:
  • 1.虚析构和纯虚析构是用来解决 通过父类指针 释放子类对象的情况
  • 2.如果子类中没有堆区数据,可以不写虚析构或者纯虚析构
  • 3.拥有纯虚函数的类也属于抽象类
4.7.6 多态案例3-电脑组装
//抽象零件 //1.抽象CPU class CPU { public: virtual void cal() = 0; }; //2.抽象显卡 class VideoCard { public: virtual void display() = 0; }; //3.抽象内存 class Memory { public: virtual void storage() = 0; } ; //电脑类 class Computer { public: Computer(CPU *cpu,VideoCard *vc,Memory * mem) { m_cpu = cpu; m_vc = vc; m_mem = mem; cout<<"Computer 构造函数"<cal(); m_vc->display(); m_mem->storage(); } private: CPU *m_cpu; VideoCard *m_vc; Memory *m_mem; }; //intel 电脑 class IntelCPU : public CPU { public: void cal(){cout<<"Intel cpu 工作了"<doWork(); delete com1; } int main(int argc, char** argv) { test(); return 0; }

5.文件操作 文件类型分为2类:
1.文本文件:文本以ASCII码形式存储在计算机中
2.二进制文件:文本以二进制形式存储在计算机中
头文件:
操作文件的三大类:
1.ofstream:写操作
2.ifstream:读操作
3.fstream:读写操作
5.1文本文件
5.1.1 写文件 写文件步骤:
1.包含头文件
#include
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<<"数据";
5.关闭文件
ofs.close();
文件的打开方式:
打开方式 解释
ios::in
ios::out
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 二进制形式
//文本文件 写文件 void test() { ofstream ofs; ofs.open("test.txt",ios::out); ofs<<"张三 18"; ofs.close(); }

5.1.2 读文件 读文件步骤:
1.包含头文件
#include
2.创建流对象
ifstream ifs;
3.打开文件
ifs.open("文件路径",打开方式)
4.写数据
四种方式读取;
5.关闭文件
ifs.close();
void test() { ifstream ifs; ifs.open("test.txt",ios::in); if(!ifs.is_open()) { cout<<"文件打开失败"<> buf) //{ //cout<

5.2 二进制文件
以二进制的方式对文件进行读写操作,
打开方式要指定为ios::binary
5.2.1 二进制方式写文件
class Person { public: char m_Name[64]; int m_age; } ; void test() { //1.引入头文件 #include //2.创建流对象 ofstream ofs; //或者ofs("person.txt",ios::out|ios::binary); //3.打开文件 ofs.open("person.txt",ios::out|ios::binary); //4.写文件 Person p = {"张三",18}; ofs.write((const char*)&p,sizeof(Person)); //5.关闭文件 ofs.close(); }

5.2.2 二进制方式读文件 二进制方式读文件主要利用流对象的成员函数read
函数原型:istream& read(char *buffer,int len);
class Person { public: char m_Name[64]; int m_age; } ; void test() { //1.引入头文件//2.创建流对象 ifstream ifs; //3.打开文件 ifs.open("person.txt",ios::in); if(!ifs.is_open()) { cout<<"文件打开失败!"<
继续当一名咸鱼( ̄︶ ̄)!
Stay hungry,Stay foolish!

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