我对面向对象编程的一些理解-创新互联

文章目录

• • 1. 面向对象编程的主导问题
  • 2. 访问指定符
  • 3. const
  • 4. 类的静态数据成员
  • 5. 类的操作
  • 6. 运算符重载
  • 7. 继承
  • 8. 虚函数和多态
  • 9. 输入输出操作
  • 10. 标准模板库 STL

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1. 面向对象编程的主导问题

• C++三大特性
  • 封装、继承、多态。
  • 封装：目的是实现代码模块化。
  • 继承：目的是实现代码扩展。
  • 多态：目的是分为静态多态和动态多态。
• 什么是程序？
  • what: 一段编译器能听懂的指令
  • input ---->process —>output
  • why: 自然语言有歧义，用于计算机运算效率不高
  • how: 根据问题，构建数据类型+算法---------------如何写好代码？
• 什么是按值传递
  • 传递的是值的拷贝，也就是说传递后就互不相关了
  • 如何取消按值传递：引用传递，其实传递的为引用的地址，也就是变量所对应的内存空间的地址。
• 什么是对象？
  • 对象是数据类型的一个实例
  • 每个实例都是类的一个对象
• 什么是面向对象编程？
  • 是一种编程模式，将需用到的数据类型、方法定义为类，涉及数据封装、继承、多态等
  • 本质：抽象出问题涉及的对象，设计一组抽象的类型，建模
  • 结构类型是一种新的数据类型
  • 数据隐藏：对象的属性应该在合理范围内，不允许直接访问，可通过成员函数间接访问
• 如何使用面向对象编程？
  1. 定义与问题相关的实体类型，根据问题解决方案确定每个类型的特性和操作。即抽象出类和方法的声明
  2. 编写类定义，对这些类型编码。即实现方法
  3. 根据对象，使用直接利用这些对象的操作编写解决问题的方案。即串联方案，解决问题
• 什么是类？
  • 类是一种自己定义，用于描述对象，满足应用程序需求的数据类型，定义类用class，内聚某个问题所需的数据类型
  • 类成员默认私有，可用访问指定符划定类成员显示区域：public、protected、private
  • 类对象的大小一般是所有数据成员的大小总和，不包括静态数据成员的size
• 什么是封装？
  • 封装就是用一个结构类型来描述对象属性和对象操作
• 什么是继承？
  • 继承是一个类可以获得另一个类的特性的机制
  • 继承是一种代码重用的形式，允许程序员基于现有类开发新类。现有类通常称为"基类"或"超类"，新类通常称为"类"或"派生类"。
  • 继承的好处：继承大的好处是代码的重用，与它同样重要的是它带来了多态（继承是实现多态的基础）
• 什么是多态？
  • 不同时刻有不同形态，使用指针或引用调用对象成员函数。编译时未确定，执行时决定指向哪个成员函数
  • 多态性好处：设计与编译时不能确认处理哪种类型的对象，只能在运行时确定（取决于用户的输入类型），而多态性可以满足这种需求，一般用于交互式应用程序
• 什么是构造函数？
  • 所谓构造函数，就是与类同名的函数，它与普通函数的区别在于，它没有返回类型，也不会返回 void。
  • 构造函数的作用：创建类对象时，为类成员赋初值与验证初值
  • 如果类中定义了构造函数，则不能用初始化列表类初始化对象
  • 默认构造函数，调用不指定参数列表，不用括号
• 什么是析构函数？
  • 类的析构函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次删除所创建的对象时执行。
  • 析构函数的名称与类的名称是完全相同的，只是在前面加了个波浪号（~）作为前缀，它不会返回任何值，也不能带有任何参数。
  • 析构函数有助于在跳出程序（比如关闭文件、释放内存等）前释放资源。
  • 对象的释放顺序与创建它们的顺序相反，像栈一样，先进后出。
• 什么是副本？
  • 拷贝机制，编译器会对所有入参制作临时副本
  • 函数内对入参的操作均为对副本的操作
  • 函数的参数，会对数组传地址，不会有副本机制，为了节约内存，数组传递的是指针
  • 函数返回值有副本机制，返回的时候，另外再保存一份，当获取到返回值后，原来内存的数据就被销毁了
• 什么是副本构造函数？
  • 一种特殊的构造函数，参数为类对象。用一个已创建的对象来初始化同类的另外一个对象，即对象copy
  • 创建对象时，不用显示调用副本构造函数，只需将对象作为入参传入构造函数，编译器则会调用副本构造函数，创建对象副本。但只针对简单类
  • 入参必须为引用，否则会递归call构造函数
  • 入参必须用const修饰，因为副本构造函数仅创建副本，不修改原对象
  • 缺点：两个对象的指针数据成员指向了同一块内存空间，可通过自已定义副本构造函数解决
  • 如何禁止副本构造函数：声明为private，可以不实现
• 什么是内联函数？
  • 类内定义的函数均为inline函数
  • 函数声明在类内，但定义在类外的函数，看是否有inline修饰
  • 一般函数的代码段只有一份，放在内存中的某个位置上，当程序调用它是，指令就跳转过来；当下一次程序调用它是，指令又跳转过来；而内联函数是程序中调用几次内联函数，内联函数的代码就会复制几份放在对应的位置上
  • 内联函数的定义包含在.h头文件中，只有不是内联函数的定义才应放在.cpp文件中
• 什么是隐式类型转换？
  • 隐式类型转换即偷偷把给定的类型转换为另外一种类型，不用显示强转。
  • 对于类构造函数只有一个参数或只有一个无默认值入参，加上explicit表示显示转换，则可避免隐式转换
• 什么是友元？
  • 在类定义中用friend声明友元函数、友元类
  • 友元关系不能传递、不能反向
  • 类外部的函数被指定为友元，则外部函数与类内部成员无异，可随意访问类内所有数据成员、成员函数
• 什么是this指针？
  • 指向类实例对象地址的指针变量
  • 返回类实例对象地址是需显示使用this指针变量
• 什么是引用？
  • 引用即一个变量的别名，与目标变量占用同一片内存
  • 引用即指针常量，指向的地址不改变
  • 引用声明时必须初始化，初始化后不能修改值
  • 写法：数据类型 &引用名 = 目标变量名；
  • 数组不能引用，可以对数组单个变量进行引用
• 链表相对数组的优势？
  • 链表长度不固定
  • 链表可随意节点增删

2. 访问指定符

• 两个方面：类成员的访问指定符、基类访问指定符，类成员与基类的默认访问指定符均为private
• private是自己私有的，protected是可以让孩子知道的，public是公开的！
  • public:可以被任意实体访问
  • protected:只允许子类及本类的成员函数访问
  • private:只允许本类的成员函数访问。外部不能访问。获取私有数据成员的唯一方式是通过构造函数或成员函数

3. const

• 对象声明为const，只能调用被声明为const的成员函数，因为对象的this指针变量不能被修改

• const只能应用于类的成员函数，函数指定为const则不能修改调用它的对象，const只能用于属于类的成员函数

• const_cast是一种C++运算符，主要是用来去除复合类型中const和volatile属性（没有真正去除）。

  • 变量本身的const属性是不能去除的，要想修改变量的值，一般是去除指针（或引用）的const属性，再进行间接修改。

  • 用法：const_cast(data)

4. 类的静态数据成员

• 无论类有多少个对象，静态数据成员只有一份，而非静态数据成员都是类中非静态数据成员的副本，每个对象有一份副本
• 即使未创建类的对象，类的静态数据成员依然存在
• 在类声明外部初始化静态数据成员，初始化时使用类名和作用域解析运算符限定成员

5. 类的操作

• 对象的数据成员包含此对象指针，可使对象链接起来，则将数据组织为结构、链表等
• 对象指针、对象引用作为函数参数，作为参数传递比直接传递效率更高，不用复制操作
• 开发容器类时，需仔细考虑该类的数据成员是否为源对象的副本
• 控制对类的访问：嵌套类

6. 运算符重载

• 不能重载的运算符：:: ?: . .* sizieof
• 确保标准运算符的重载版本与其原始用法含义基本保持一致
• 二元运算符‘X’重载：
  • 写法：operator+‘‘需要重载的运算符’’，比如：bool operator<()
  • 类成员函数：返回类型 operator X(类型 右操作数)
  • 非成员函数：返回类型 operator X(类类型 左操作数，类型 右操作数)
  • 非成员函数：返回类型 operator X(类型 左操作数，类类型 右操作数)
• 一元运算符’Op’重载：
  • 类成员函数：类类型& operator Op()
  • 全局函数：类类型& operator Op(类类型&)

7. 继承

• 派生类对象应代表有意义的基类对象，比如狗是一种动物，狗是有意义的、具体的，而动物无意义、不具体
• 三种测试：
  1. 种类测试：派生类应描述基类所表示对象的一个子集
  2. 基类是否有特性不能用于派生类？如果没有，继承就是可行的
  3. 没通过种类测试，则试下包含测试：类对象包含另一个类的实例，采用聚合
• 多重继承：派生类可以有任意多个直接基类，与单一继承相对（只使用一个基类）
• 虚基类，关键字virtual。为了避免同一基类的多个子对象被派生类多次包含，把重复的类声明为虚基类。
• 访问派生类的继承成员有两个因素控制：基类成员的访问指定符、派生类声明中基类的访问指定符

8. 虚函数和多态

• 基类指针：基类指针可存储派生类对象地址，反过来不行，基类没有描述完整的派生类对象

• 什么是多态性：任何时刻，基类指针都可以指向任何派生于此基类的类对象。

  • “静态类型”：指针在声明时指向基类对象，通过静态解析的基类指针来调用函数，都会调用基类的函数。不取决于它指向的对象

  • “动态类型”：当指向派生类对象时，它会根据指向的对象类型而变化。

  • 类描述为多态性，那么它是至少包含一个虚函数的派生类

• 多态性好处：

  • 设计与编译时不能确认处理哪种类型的对象，只能在运行时确定（取决于用户的输入类型），而多态性可以满足这种需求，一般用于交互式应用程序

• 多态性的成本：

  • 内存占用与程序文件更大，因为有vtable指针表
  • 虚函数调用速度略慢，开销很小，可忽略

• 什么是虚函数：把一个函数声明为基类的虚函数，则派生于此基类的任何类中的此函数都是动态绑定的。用关键字virtual**声明（注意不是定义）**虚函数，虚函数是一个工具

  • 使用对象或直接成员选择运算符调用虚函数-------静态解析，编译时解析
  • 通过指针或引用调用虚函数---------动态解析，调用时解析
  • 生效规则：如果派生类与基类中虚函数的函数名、参数列表、返回类型或者修饰符（比如const）不同，则虚函数机制失效，编译时固定为静态绑定。访问指定符不同不影响虚函数生效
  • 模板函数不能为虚函数
  • 虚函数默认值为编译时决定

• 纯虚函数

  • 定义：基类虚函数只声明，不实现，在类的声明中加上“ = 0”(加在参数列表后)

• 抽象类

  • 定义：包含纯虚函数的类称为抽象类
  • 存在的意义：定义派生于它的其他类，不允许创建抽象类的实例
  • 抽象属性可继承：派生类如果未定义抽象基类的纯虚函数，纯虚函数会原封不动地继承下来，则派生类也是一个抽象类

• 静态类型转换 static_cast

  • static_cast比较接近于C语言中的强制转换，多用于不同的基本数据类型的转换
  • 在编译期间转换，转换失败的话会抛出一个编译错误
  • 用法：static_cast(data)
    该运算符把data转换为newType类型，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性
  • 将派生类指针转换为基类指针是安全的；反之，将基类指针转换为派生类指针是不安全的

• 动态强制转换 dynamic_cast

  • 用法：dynamic_cast(data)

  • dynamic_cast 会在程序运行期间借助 RTTI 进行类型转换，这就要求基类必须包含虚函数

  • newType 和 data 必须同时是指针类型或者引用类型。换句话说，dynamic_cast 只能转换指针类型和引用类型，其它类型（int、double、数组、类、结构体等）都不行。

    对于指针，如果转换失败将返回 NULL；对于引用，如果转换失败将抛出std::bad_cast异常。

• 虚析构函数

  • 如果基类包含虚函数，则基类的析构函数应声明为virtual
  • 析构函数声明中增加virtual关键字，告知编译器，通过指针或引用调用的析构函数是动态绑定的，运行时动态选择

• 运行器件标识类型

  • typeid 的操作对象既可以是表达式，也可以是数据类型
  • 用法：
    • typeid( dataType )
    • typeid( expression )
  • typeid 会把获取到的类型信息保存到一个 type_info 类型的对象里面，并返回该对象的常引用

• 类成员指针

  • 数据成员指针：
    • 不是类对象的数据成员指针，而是类成员的指针。它只是在和Box类型对象一起使用时，才指向内存中的某个位置
    • 在类包含相同类型的几个数据成员时，就可使用数据成员指针
  • 成员指针选择运算符：
    • 直接指针选择运算符：“.*” = 直接成员选择运算符“.” + 解除引用运算符"*"
    • 间接指针选择运算符：“->*” = 间接成员选择运算符"->" + 解除引用运算符“*”
  • 成员函数指针：
    • 与函数指针类似。
    • 注意调用运算符“()”的优先级高于选择运算符"->"，所以必须在调用前给函数加上括号
    • 为类class_type的函数声明一个指针写法：return_type (class_type::*pointer_name) (parameter_type_list);
    • 声明函数指针同名词：typedef return_type(class_type::*ptr_typename)(parameter_type_list)
  • 成员函数的参数可以是成员的指针

9. 输入输出操作

• 流：程序中输入或输出设备（数据的来源或目的地）的抽象表示。流是外部设备与计算机内存之间流动的一系列字节
• 数据传输模式：文本模式、二进制模式
• 流的读写操作：提取和插入运算符读写各种类型的数据、读写字符

10. 标准模板库 STL

• 三类工具：容器、迭代器、算法
• 序列容器：
  • vector
    • 适合尾部增删，类似数组
    • size()
    • capacity()
  • deque
    • 适合头尾增删，double-ended queue
    • size()
    • 无capacity函数，容器大小始终等于其容量
  • list
    • 适合中间增删，类似链表
    • pPrev
    • pNext
• 关联容器：
  • map
  • multimap
  • set
  • multiset
    • map\set键值唯一
    • multimap\multiset键值可重复
• 迭代器
  • 迭代器是一种智能指针
  • 从容器中获得的迭代器特性取决于容器类型
• 算法
  • 算法是STL中大的工具集合
  • 算法有三大类：
    • 不修改序列的操作
    • 修改序列的操作
    • 排序、合并和相关操作

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