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标准C++(二)

一、名字空间

什么是名字空间

在C语言中定义的全局变量、函数、结构、联合、枚举、枚举值、宏都在全局作用域下,所以当项目比较庞大时,非常容易造成命名冲突(以模块名作前缀、后缀),所以C++中选择把全局作用域进行拆分成 子作用域进行管理,这些子作用域就是作名字空间。

如何设计名字空间
namespace 空间名 {
    // 子作用域
    在该作用域中定义全局变量、函数、结构、联合、枚举、枚举值...,不会与全局变量中的命名冲突
} // 此处没有分号
如何使用名字空间中的内容
方法1:

直接使用空间中的内容

空间名::标识符;

#include <iostream>
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    std::cout << "我要使用std中的内容" << std::endl;        
    return 0;
}
方法2:

把空间中的部分内容导入到当作用域下,一旦导入之后就可以方便的直接使用

using 空间名::标识符;

#include <iostream>
​
using std::cout;
using std::endl;
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    cout << "我要使用std中的内容" << endl;              
    return 0;
}
方法3:

把空间中的所有内容导入到当前作用域下

using namespace 空间名;

#include <iostream>
​
using namespace std;
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    string str = "string类也定义在std名字空间中";
    cout << str << endl;
    return 0;
}

注意:C++标准库中提供的基础功能的类、对象都定义在std名字空间中,如:cout、cin、string。

空间合并与空间嵌套

1、编译器会把同名的名字空间的内容自动合并,同名的名字空间就是同一个作用域,如果同一个作用域 下有命名冲突编译就会报错。

#include <iostream>
using namespace std;
​
namespace ns {
    int num1 = 1234;
}
​
namespace ns {
    int num2 = 5678;
    int num1 = 6666;
}
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    using namespace ns;
    cout << num1 << " " << num2 << endl;
    return 0;
}

2、名字空间中可以再定义名字空间

#include <iostream>
using namespace std;
​
namespace ns1 
{
    namespace ns2 
    {   
        namespace ns3 
        {
            int num = 123456789;
        }
    }   
}
​
// 嵌套后的名字空间使用起来比较长,可以给内部名字空间取别名
namespace ns123=ns1::ns2::ns3;
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    cout << ns1::ns2::ns3::num << endl;
    cout << ns123::num << endl;
    return 0;
}
匿名名字空间

C++把默认的全局作用域当作一个没有名字的名字空间,也叫匿名名字空间,当全局的标识符被屏蔽,可以使用匿名空间的域限定符来指定全局作用域的标识符。

#include <iostream>
using namespace std;
​
int num = 1234;
int main(int argc,const char* argv[])
{
    int num = 5678;
    cout << num << endl;
    cout << ::num << endl;
    return 0;
}
注意:

工作时尽量不要使用 using namespace 空间名; 这种用法,这就像是把垃圾分类之后,又合并了,如果使用到标识符,一定要 空间名::标识符。

二、面向过程与面向对象

面向过程:

在编程时重点考虑如何解决问题,以及解决问题的具体步骤。

面向对象:

在编程时重点考虑的是"谁"能解决问题(类、结构),以及"它"解决问题时所需要属性(成员变量)和功能(成员函数)。

抽象:

把“解决问题者”当作思考或观察对象,把解决问题所需的具备的属性和功能罗列出来,这个步骤叫作抽象。

封装:

把抽象的结果(问题所需的具体的属性和功能),设置相应访问权限(public/private/protected),按照C++的语法设计成类、结构,该过程叫作封装类,简称封装。

使用封装好的类、结构,实例化出对象(定义结构变量、类变量),通过对象调用相关功能(成员函数)配合相关属性(成员变量)达到解决问题的目的。

继承:

1、在解决一个问题之前,先考虑现有的类是否能解决部分问题,如果有则继承该类,在此基础上进行扩展,以缩短解决问题的时间(代码复用)。

2、在解决一个复杂庞大的问题时,把问题拆分成若干个小问题,每个小问题实现一个类去解决,最后把这若干个类通过继承进行汇总,达到解决问题的目的,这个方式可以降低问题的规模在难度,也方便团队分工、协作。

多态:

语句的多种形态,同样的语句根据环境或参数的不同,有不同的功能,这就叫多态。

多态可以分为:

编译时多态,编译器在编译代码时根据语句的参数、环境不同,能翻译出具有不同功能的二进制指令,例如:调用重载的函数,cin、cout的自动类型识别,模板技术(后续讲解)。

运行时多态,语句只在程序运行时,才能确定执行那种功能,一般指的是类多态,后续再详细讲解。

#include <iostream>
using namespace std;
​
void func1(void)
{
    cout << "我是func1函数" << endl;
}
​
void func2(void)
{
    cout << "我是func2函数" << endl;
}
​
int main()
{
    void (*fp)(void);
    
    int cmd;
    cin >> cmd;
    if(cmd % 2)
        fp = func1;
    else
        fp = func2;
    
    fp();
}

三、类和对象

什么是类

把抽象结果(利用面向对象的思维模式,思考、观察出的结果),使用用C++的语法封装出一种类似结构的自定义数据类型(复合数据类型)。

如何设计类
struct 结构名
{
    成员函数;// 结构的成员默认访问权限是public
    成员变量;
};

class 类名
{
    成员变量;// 结构的成员默认访问权限是private
    成员函数;
};

注意:在C++中类的结构除了成员的默认访问权限不同,没有任何区别(大师兄说的)。
访问限制符

使用以下关键字修改结构、类的成员,管理它们的访问权限:

private: 私有的,被它修饰的成员,只能在类的成员函数内使用。
protected: 保护的,被它修饰的成员,只能在类、子类的成员函数内使用。
public: 公开的,被修饰的成员,可以在任何位置使用。
#include <iostream>
using namespace std;

struct Student
{
    void in(void)
    {   
        cout << "请输入学生的学号、姓名、年龄、成绩:"; 
        cin >> id >> name >> age >> score;
    }   
    void out(void)
    {   
        // 学号:10010 姓名:hehe 年龄:18 成绩:100
        cout << "学号:" << id << " 姓名:" << name << " 年龄:" << age << " 成绩:" << score << endl;
    }   
private:
    int id; 
    char name[20];
    short age;
    float score; 
};

class Student
{
    int id; 
    char name[20];
    short age;
    float score;   
public:
    void in(void)
    {   
        cout << "请输入学生的学号、姓名、年龄、成绩:"; 
        cin >> id >> name >> age >> score;
    }   
    void out(void)
    {   
        // 学号:10010 姓名:hehe 年龄:18 成绩:100
        cout << "学号:" << id << " 姓名:" << name << " 年龄:" << age << " 成绩:" << score << endl;
    } 
};

int main(int argc,const char* argv[])
{
    Student stu;
    stu.in();
    stu.out();
    return 0;
}
什么是类对象

使用设计好的类(结构)这种数据类型,定义出的类变量在面向对象编程语言中被称为对象(结构变量),创建类对象的行为也被称为实例化对象。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student
{
    int id; 
    char name[20];
    short age;
    float score;
public:
    void in(void)
    {   
        cout << "请输入学生的学号、姓名、年龄、成绩:"; 
        cin >> id >> name >> age >> score;
    }   
    void out(void)
    {   
        // 学号:10010 姓名:hehe 年龄:18 成绩:100
        cout << "学号:" << id << " 姓名:" << name << " 年龄:" << age << " 成绩:" << score << endl;
    }   
};

Student stu; // 在bss内存段上实例化对象
int main(int argc,const char* argv[])
{
    Student stu; // 在stack内存段实例化对象
    Student* stup = new Student; // 在heap内存段实例化对象
}

类的声明与实现分开

如果类的内容不多,一般会选择只定义一个头文件,以类名作为文件名。

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H

class 类名
{
    // 定义成员变量
public:
    // 定义成员函数
};

#endif//STUDENT_H

如果类的内容比较多,会选择把类的声明与定义分开,头文件负责类的声明,源文件负责类的实现。

#ifndef STUDENT_H
#define STUDENT_H

class 类名
{
    // 定义成员变量
public:
    // 声明成员函数
    void 函数名(参数列表);
};

#endif//STUDENT_H
#include "student.h"

void 类名::函数名(参数列表)
{
    
}
练习:实现C++版的通讯录。

四、构造函数与析构函数

构造函数
1、什么构造函数

类、结构、联合中的特殊成员函数,与类名、结构名、联合名同的成员函数,没有返回值。

class 类名
{
public:
    类名(参数列表)
    {
        
    }
};
2、何时调用构造函数

当创建类对象时(实例化对象)会自动调用构造函数。

int main(int argc,const char* argv[])
{
    // 调用无参构造
    Student stu;
    Student* stup = new Student;

    // 调用有参构造
    Student stu1(10010,"hehe",'w',18,98);
    Student* stup1 = new Student(10011,"xixi",'m',20,95);
    
    // 调用有参构造,c11语法标准才支持,-std=c++11
    Student stu2 = {10010,"hehe",'w',18,98};
    return 0;
}
3、在构造函数中应该做什么

构造函数负责创建使用对象的环境,一般构造函数中负责:

1、给成员变量初始化

2、给指针成员分配内存

3、从文件、网络、数据库加载数据

4、完成一些准备工作

4、实现构造函数要注意的问题

在创建类对象时,一定会调用构造函数,如果类中没有显式实现构造函数,编译器会自动生成一个无参的什么都不做的构造函数。

如果显式实现了有参构造函数,那么编译器就不会再生成无参构造。

注意:在使用new[] 创建n个对象时,无法保证给所有的类对象都单独提供参数,去调用有参构造,那么必然需要调用无参构造,此时如果没有显式实现无参构造,编译就会出错。

方法1:

class Student
{
public:
    Student() {} // 极简无参构造
};

方法2:

给有参构造函数的所有成员都设置默认形参,当需要调用无参构造时,会自动使用默认参数调用有参构造。

// 无参构造未必无参
class Student
{
...
public:
Student(int _id=0,const string& _name="",char _sex='w',short _age=0,float _score=0)
    {
        id = _id;
        name = _name;
        sex = _sex;
        age = _age;
        score = _score;
        cout << "我是有参构造" << endl;
    }
};
5、explicit关键字的作用

如果类中有单参的构造函数,那么它的参数类型数据就能隐藏提升为类对象,如果不使用该功能,可以在单参构造函数的前面加 explicit 关键字,参数类型数据就不能再隐藏提升为类对象。

总结:explicit关键字的作用就是禁止单参构造函数的类型提升功能。

#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    int num;
public:
    [explicit] Test(int _num)
    {   
        num = _num;
    }    
};

void func(Test t)
{
    cout << "我被调用了" << endl;
}

int main(int argc,const char* argv[])
{
    func(1234);
}

析构函数:
1、什么析构函数

类、结构、联合中的特殊成员函数,在类名、结构名、联合的前面加~,就是析构函数,没有返回也没有参数。

struct Student
{
    int id; 
    string name;
    char sex;
    short age;
    float score;
public:
    Student(void)
    {
        cout << "我是无参构造函数" << endl;
    }
    Student(int _id,const string& _name,char _sex,short _age,float _score)
    {   
        id = _id;
        name = _name;
        sex = _sex;
        age = _age;
        score = _score;
        cout << "我是有参构造" << endl;
    }   
    ~Student(void)
    {   
        cout << "我是析构函数" << endl;
    }   
};
2、在析构函数中应该做什么

析构函数负责对象销毁时的收尾工作,一般构造函数中负责:

1、释放指针成员指向的堆内存

2、往文件中、数据库保存数据

3、何时调用析构函数

1、当类对象离开它所在的作用域时,系统会自动销毁类对象,并自动调用析构函数。

#include <iostream>
using namespace std;

struct Student
{
    int id;
    string name;
    char sex;
    short age;
    float score;
public:
    Student(void)
    {
        cout << "我是无参构造函数" << endl;
    }
    Student(int _id,const string& _name,char _sex,short _age,float _score)
    {
        id = _id;
        name = _name;
        sex = _sex;
        age = _age;
        score = _score;
        cout << "我是有参构造" << endl;
    }
    ~Student(void)
    {
        cout << "我是析构函数" << endl;
    }
};

int main(int argc,const char* argv[])
{
    do{
        // 当创建类对象时,自动调用构造函数,当对象离开它的作用域时,会自动调用析构函数
        Student stu;
    }while(0);
    cout << "-----------" << endl;
}

2、当使用delete或delete[] 释放堆内存上的类对象时,会自动调用析构函数(必须使用delete释放)。

#include <iostream>
using namespace std;

struct Student
{
    int id;
    string name;
    char sex;
    short age;
    float score;
public:
    Student(void)
    {
        cout << "我是无参构造函数" << endl;
    }
    Student(int _id,const string& _name,char _sex,short _age,float _score)
    {
        id = _id;
        name = _name;
        sex = _sex;
        age = _age;
        score = _score;
        cout << "我是有参构造" << endl;
    }
    ~Student(void)
    {
        cout << "我是析构函数" << endl;
    }
};

int main(int argc,const char* argv[])
{

    // 使用new 或 new[] 在堆内存上创建类对象时会自动调用构造函数
    Student* stup = new Student;
    Student* stus = new Student[10];

    // 类对象的个数,也是执行构造、析构函数的次数
    cout << *((int*)stus-1) << endl;

    // 使用delete 或 delete[] 释放堆内存上的类对象时会自动调用析构函数
    delete stup;
    delete[] stus;

// 注意:使用new创建的就使用delete释放,使用new[]创建的就使用delete[]释放,不能混用
    return 0;
}
4、析构函数要注意的问题

如果没有显式实现析构函数,那么编译器会自动生成一个什么都不做的析构函数。

如果构造函数中使用new、malloc分配的堆内存,就一定要显式实现析构函数,并在析构函数中释放堆内存,否则就会造成内存泄漏。

五、初始化列表与const成员

const成员

使用const修饰的类、结构、联合的成员变量,在类对象创建完成前一定要初始化。

不能在构造函数中初始化const成员,因为执行构造函数时,类对象已经创建完成,只有类对象创建完成才能调用成员函数,构造函数虽然特殊但也是成员函数。

在定义const成员时进行初始化,该语法只有在C11语法标准下才支持。

初始化列表

在构造函数小括号后面,主要用于给const成员初始化的一种特殊语法,也可以给普通成员初始化(可以解决参数名与成员变量名同名的问题)。

注意:如果有成员是类、结构、联合类型的,还可以在初始化列表中显式调用成员的构造函数,还可以调用父类的构造函数。

class 类名
{
成员变量;
public:
    构造函数(参数列表):成员变量(初始值),成员变量(初始值),...
    {
        
    }
};
#include <iostream>
using namespace std;

class Test
{
    // 可以使用,但只有C11标准才支持
    // const int num = 1234;
    const int num;
public:
    Test(int num=0):num(num)
    {   
        cout << "我是带初始化列表的构造函数" << endl;
    }   
    void show(void)
    {   
        cout << "const num = " << num << endl;
    }   
};
int main(int argc,const char* argv[])
{
    Test t(123456789);
    t.show();
    return 0;
}


原文地址:https://blog.csdn.net/m0_63127040/article/details/142344661

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