material/program/c_cpp/universal/class.md

对象和类

目录

• 访问控制
• 作用域运算符
• 类的六大特殊成员函数
  • RAII
  • move语义
    • 右值引用
  • 初始化列表
• const 成员函数
• this指针
• 作用域为类的常量
• 作用域内枚举
• 友元
• 类的自动转换和强制类型转换
  • 转换函数
• 继承
  • 继承方式
  • 虚函数
• 设计理念
  • is a
  • AbstactBaseClass

访问控制

class demo {
public	:		// 公有接口
private:	// 私有成员
protected:	// 保护,对外部是私有
};

作用域运算符(::)

可用于在类体外指出函数所属的类(命名空间)

成员函数的参数名不可与类成员相同

类的六大特殊成员函数(未定义时编译器提供默认版本)

demo::demo();							// 默认构造函数
demo::~demo();							// 默认析构函数
demo::demo(const demo&);				// 复制构造函数
demo& demo::operator = (const demo&);	// 赋值构造函数
demo::demo(demo&&);						// 移动复制构造函数
demo& demo::operator = (demo&&);		// 移动赋值构造函数

demo::demo() = default;显式声明为默认 demo::demo() = delete;显式声明为禁用

RAII

在类的构造函数中申请堆内存,在析构函数中释放,这样可以保证类失效时内存被释放

move

移动语义的核心思想是转移而非复制。当一个对象被移动时，其资源（如动态分配的内存、文件句柄等）被转移到目标对象，而源对象被置于一种有效但未定义的状态。这种状态通常是清空的，以确保源对象的资源在其生命周期内不会被重复释放

MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data) { // 移动构造函数
    other.data = nullptr;
}
MyString& operator=(MyString&& other) noexcept { // 移动赋值运算符
    if (this != &other) {
        delete[] data; // 释放当前对象的资源
        data = other.data;
        other.data = nullptr;
    }
    return *this;
}

std::move 是一个函数模板，用于将左值强制转换为右值。它本身并不执行移动操作，而是通过返回一个右值引用，触发移动构造函数或移动赋值运算符

MyString str2 = std::move(str1); // 触发移动构造函数

右值引用

分为两类

普通右值引用：直接声明的T&&，用于移动语义 转发引用：模板函数中声明的T&&，用于完美转发

• 函数引用重载

初始化列表

初始化列表是一种在构造函数中初始化类成员变量的机制

1. 初始化常量成员变量：常量成员变量必须在构造函数的初始化列表中初始化，不能在构造函数体内赋值。
2. 初始化引用成员变量：引用成员变量必须在构造函数的初始化列表中初始化，不能在构造函数体内赋值。
3. 调用基类的构造函数：如果类继承自基类，需要在初始化列表中显式调用基类的构造函数。
4. 优化性能：对于一些复杂的成员变量（如类对象），使用初始化列表可以避免默认构造后再赋值，从而提高效率。

example MyClass(int a, int b, int c) : Base(a), myConst(b), myRef(c), myValue(10) {}

const成员函数 适合的成员函数要尽可能用，以帮助规避错误

void show() const; 声明 void demo::show() const; 定义 表明函数不会修改调用对象

this指针

成员函数引用整个调用对象，可以使用 *this

作用域为类的常量(无法用const)

因为声明类只是描述了对象的形式，没有创建对象

• 在类中声明一个枚举

	class const_demo {
	private:
		enum {Pi = 3.1415);
		double s = 2*Pi;
	};

• 使用关键字 static 与其他静态常量存储在一起 class demo {static const int Months=12};

作用域内枚举

`enum class egg {small, large};`
使用后需要通过枚举名限定枚举量
`egg demo1 = egg::large;`
并且关闭了隐式转换的特性

友元

• 友元函数
• 友元类
• 友元成员函数 将函数声明放在类体内,public private 内都无所谓 在声明前面加上friend关键字

类的自动转换和强制类型转换

当类有仅一个参数的构造函数时 遇到合适的会进行自动转换 explicit 禁止单个参数构造函数导致的隐式自动类型转换 仍然可以使用显式强制转换(当不存在二义性时)

转换函数

int aaa = int(demo); operator typeName();

• 必须是类成员
• 不能有参数
• 不能指定返回类型

继承

基类对象需要在进入派生类的构造函数之前被创建,通常使用初始化列表解决 demo::demo() : base();

继承方式

1. public

• 基类的公有成员在派生类中仍然是公有的。
• 基类的保护成员在派生类中仍然是保护的。
• 基类的私有成员在派生类中不可访问。
• 派生类对象可以访问基类的公有成员。
• 派生类对象不能直接访问基类的私有成员

2. protected

• 基类的公有成员和保护成员在派生类中都变成保护的。
• 基类的私有成员在派生类中仍然不可访问。
• 派生类对象不能直接访问基类的所有成员

3. private

• 基类所有成员变成私有
• 派生类对象不能直接访问基类的所有成员

保护成员在派生类中的访问性 无论继承方式,派生类都可以访问基类的 protected 这是因为保护成员的设计初衷就是允许派生类访问，但不允许派生类的对象访问

virtual

虚函数是通过在基类中使用关键字 virtual 声明的成员函数

虚函数的主要作用是实现动态绑定或运行时多态.当通过基类指针或引用调用虚函数时，程序会根据对象的实际类型（运行时类型）来调用相应的函数版本

为了实现动态绑定，C++ 编译器会在每个具有虚函数的类的对象中隐式添加一个指针，指向一个虚函数表（V-Table）。V-Table 是一个函数指针数组，存储了类中所有虚函数的地址。当通过指针或引用调用虚函数时，程序会通过 V-Table 查找并调用正确的函数版本

虚函数的特点

• 必须是成员函数
• 派生类继承基类的虚函数，但可以重写它
• 覆盖:派生类中的虚函数与基类中的虚函数具有相同的签名
• 多态:通过基类指针或引用调用虚函数时，会根据对象的实际类型调用相应的函数版本

纯虚函数与抽象类 如果一个虚函数在基类中没有实现，而是通过在函数声明后加上 = 0 来表示，那么这个函数称为纯虚函数。包含纯虚函数的类称为抽象类

virtual void display() = 0; // 纯虚函数

设计理念

is-a

ABC

即使用纯虚函数构造的抽象类

无法构建对象,只能用于构造其他派生类

用于提取一系列对象的共性以共用

即抽象类设计理念,把一系列对象的共性提取出来,创建一个抽象的类