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C++ | C++ 快速入门

C++ | C++ 快速入门

在前面的几篇文章中重点讲解了C语言,而对于C++语言,只要一篇文章即可,C++是对C语言的扩展,基于面向对象的编程,掌握了C就等于掌握了一般的C++,只要有面向对象语言基础的都可以理解C++,主要讲解C++独有的一些特性。

C++的代码结构

#include <iostream> //C++的标准支持

using namespace std;//命名空间 c++的特性 类似Java的内部类

int mainT() {
    //C++可以运行C语言的
    printf("C版\n");//C语言的打印
    //:: 所在的作用域
    //std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    //在前面引入了命名空间可以省去std::
    cout << "Hello, World!" << endl;//C++中的打印  endl == \n 换行
    //<< 是操作符重载 kotlin也有操作符重载
    cout << "收到\n" << "四大皆空\n";
    const int number = 100;
    cout << number << endl;
    return 0;
}

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引用的原理与常量引用

C++中提出了引用的概念,其实在Java中也经常使用到引用,只不过Java将引用很隐晦的表示不想C++中需要显示的声明引用。

引用的使用如下:

通过&声明引用,引用不会占用内存空间,它只是相当于变量的别名,可以理解为它就是引用的变量,变量就是它,相当于曹操 字孟德,曹操和孟德都是一个人。引用非常常用,它不会占用任何内存空间,直指变量本省,操作引用就是操作变量

	int a = 1;
    int &b = a;//&:注意在等号的左边就是表示引用,在等号的右边 int *b = &a;就表示取址 含义是不同的

    printf("a:%d,b:%d\n", a, b);//a:1,b:1
    b = 2;//操作别名就相当于操作a本省
    printf("a:%d,b:%d\n", a, b);//a:2,b:2
    //a 和 b的地址是完全一致的
    printf("a:%p,b:%p\n", &a, &b);//a:000000000061fe14,b:000000000061fe14
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关于引用的一些特性:

  • & 只是起到标识的作用
  • 声明引用时,必须同时对其进行初始化
  • 声明引用的类型和变量的类型要一致
  • 引用声明完毕后,引用名不能作为其他变量名的别名
  • 声明一个引用,不是新定义一个变量,它只表示该引用名是目标变量名的一个别名,本身不是一种数据类型,不占用存储单元
  • 不能建立数组的引用,因为数组是若干元素的集合,无法建立一个数组的别名`** **int aaa[10] = {1,2};

int &aa1[10] = aaa;//错误的`

  • 引用作为函数的参数:

在C语言中要实现两个数的交换就需要使用指针,进行频繁的取址和取值操作

/**
 * 取地址方式的互换
 * @param number1 地址
 * @param number2 地址
 */
void numberChange(int *number1,int *number2){
    int temp = 0;
    temp = *number1;
    *number1 = *number2;
    *number2 = temp;
}
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在C++中就可以使用引用进行两个数的交换,引用不会占用内存,直接操作变量本身

//
// C++的引用与常量引用
//
#include <iostream>

using namespace std;

/**
 * C++提倡的引用
 */
void numberChange2(int &number1,int &number2){
    cout << "n1地址:" << &number1 << " n2地址:" << &number2 << endl;//n1地址:0x62fe14 n2地址:0x62fe10
    int temp = 0;
    temp = number1;
    number1 = number2;
    number2 = temp;
}

int main(){
    int number = 100;
    int number2 = 200;
    cout << "n1地址:" << &number << " n2地址:" << &number2 << endl;//n1地址:0x62fe14 n2地址:0x62fe10
    numberChange2(number,number2);
    cout << "n1:" << number << " n2:" << number2 << endl;
    return 0;
}

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值传递,内存地址不一样 image.png

引用,内部地址一样,只是取了不同的别名 image.png

  • 常量引用

给引用添加const 关键字就表明是个常量引用 表示不允许通过引用名去修改变量的值。注意:变量被修改后,常量引用的值和变量的值一致,因为不管是常量引用还是引用都和目标变量的内存地址一样,自然值也是一样

    //常量引用
    int p = 11;
    const int &pr = p;//常量引用,引用的变量不能通过别名去修改
    //pr = 22;//常量引用:不允许引用/别名去修改变量的值
    p = 22;//当p被修改,那么pr也会能到最新的值,因为引用就是变量的本身
    cout << p << pr << endl;//p=22 pr=22
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  • 引用作为函数的返回值的问题

不能返回局部变量的引用,因为函数的局部变量会在函数返回后就被销毁,被返回的引用就会出现错误 不能返回函数内部new分配的内存引用

如下代码,这样使用是会报错

float &fun1(float r) {
    float temp = (float) (r * r * 3.14);
    //和下面的代码一样
//    float &b = temp;
    return temp;
}
//    float f = fun1(10.0);//fun1返回引用,但是返回的是局部的变量的别名/引用,但是函数执行完毕 局部变量temp不在了,
    // 这里要注意 如果函数返回值要返回引用,那么引用的变量不能是函数的局部变量
//    cout << "f=" << f <<endl;

//    float &f = swap();//不能对函数的返回值的局部变量做引用
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常见的使用方式如下:函数返回的引用是全局变量,直接可以使用

int vals[10];

int error = -1;

/**
 * 全局变量作为引用 返回
 * @param n
 * @return
 */
int &put(int n) {
    if (n >= 0 && n <= 9) {
        return vals[n];
    }
    return error;
}

    //常见的引用应用方式
    put(0) = 0;//等价于 put(0) 相当于vals[0]的引用,那么put(0) = 0 就等价于 vals[0] = 0 因为vals是全局变量 引用还存在着
    put(1) = 1;//同样的原理 vals[1] = 1
    cout << vals[0] << vals[1] << endl;
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内联函数

C ++中的内联函数,主要用来解决C语言中的预处理宏中函数的问题,内联函数为了继承宏函数的效率,没有函数调用时的开销,inline 内联的关键字,实现更加简单和函数的方式一致,代替了#define的繁琐操作保持了预处理宏的功能,更加安全可靠,可以定义复杂的函数。将函数体的代码插入到调用的地方适用于功能简单,功能较小 。不能有循环体 Switch 递归等不能使用内联函数,否则会自动将inline去掉 变成普通函数. 内联函数是不能取址的,没有意义

inline int add(int x,int y){
    return x + y;
}

int main(){
    int res = add(1,2);
    cout << res << endl;
    return 0;
}
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内联函数的作用:在编译时将函数体嵌入到每一个调用处,适用于功能简单,规模较小又使用频繁的函数。 ​

内联函数的缺点:

  • 内联函数具有一定的局限性,内联函数的函数体一般来说不能太大,如果内联函数的函数体 过大,一般的编译器会放弃内联的方式,采用普通函数的方式调用函数
  • inline对编译器来说只是一种建议,编译器可以选择忽略这个建议,一个inline函数不一定会被编译器识别为内联函数

内联函数和宏的区别:

  • 宏是由预处理器对宏进行代替,而内联函数是通过编译器控制来实现的
  • 内联函数是真正的函数,只是在需要用到的时候,内联函数像宏一样的展开,所以取消了函数的参数压栈,减少了调用的开销
  • 内联函数由于宏定义,因为内联函数遵循的类型和作用域规则,它与一般函数更相近
  • 宏定义只是简单的文本替换,并没有严格的参数检查,不能享受C++编译器的严格类型检查的好处,存在着一系列的隐患和局限性

函数重载

在学习C语言的时候,是不允许函数重载的C++和Java类似是可以函数重载。

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

//重载add函数
/**
 * 默认形参赋值 优先寻找
 * void test(int x, int y = 10,int d) 错误的  实参一定要在默认参数前面
 * @param number1
 * @param number2
 * @param isOk 默认参数
 * @return
 */
int add(int number1=100,int number2=200,bool isOk = 0){
    return number1 + number2;
}

int add(int number1,int number2){
    return number1 + number2;
}

int add(int number1,int number2,int number3){
    return number1 + number2 + number3;
}
//函数重载
int main(){
    add(1);
//    add(1,2);

    return 0;
}
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特殊的函数重载:

  1. 变量和引用算不算重载?

引用不管是正常的引用还是常量引用,都和变量冲突,但是引用和常量引用不会冲突

void t(int a) {
    cout << "a:" << a << endl;
}
/**
 * 引用算重载函数会和int a冲突 重载的前提具体调用的哪个类型
 */
void t(int &a) {
    cout << "int &a:" << a << endl;
}

/**
 * 常量引用,算重载但是和int a冲突
 * @param a
 */
void t(const int &a) {
    cout << "const int &a:" << a << endl;
}

    int a = 11;
    int &b = a;
//    t(10);//引用、常量引用和普通变量 不算做重载
    t(b);//int &a:11 普通引用和常量引用算作重载
    const int &d = a;
    t(d);//const int &a:11
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  1. 指针和常量指针与指针常量重载的问题

指针和int a或者int &a不会发生冲突,算重载,但是常量指针和普通指针,常量指针指向的是常量,指针指向的是变量,变量和常量是两个类型,不同的类型就算做重载。 指针常量,指针的指向地址不能改变,但是内容可以变化,那么和int * a 没有区别都是指向了变量所以它们两个会发生冲突,而且指针常量必须在初始时进行赋值

/**
 * 指针算重载函数
 */
void t(int *a) {
    cout << "int *a:" << *a << endl;
}
/**
 * 常量指针也算重载,因为const int *a 的指向的内容不能改变是一个常量,int * a是变量,可以重载
 * @param a
 */
void t(const int *a) {
    cout << "const int *a:" << *a << endl;
}

/**
 * 指针常量 指针指向的地址不变,内容可以变,和变量 int * a 看成一致了 会冲突,int * const a 和 int * a 都是变量
 * @param a
 */
//void t( int * const a) {
//    cout << "a:" << *a << endl;
//}
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  1. 函数重载二义性的问题

如下代码,存在二义性问题,假如test(10) 不传递y的值,那么编译器不知道调用哪个函数,但是它们确实是函数重载

void test(int x) {

}

//void test(int x, int y = 10,int d) 错误的  实参一定要在默认参数前面
void test(int x, int y = 10) {
    cout << x << y << endl;
}
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可以通过定义函数指针来解决该问题,代码如下:

//函数的别名 解决二义性
typedef void (*func)(int a, int b);

typedef void (*func2)(int a);

    func f1 = test;//上面加了* 这里了就不用再加了
//    func *f2 = test;
    f1(10, 11);

    func2 f2 = test;
    f2(1);
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  1. 占位参数
/**
 * 占位参数 int = 0没有变量名 函数体是用不到的
 * 意义:可以传值也可以不传
 * 为以后程序的扩展留下线索
 * 兼容C语言中可能出现的不规则写法,兼容C
 */
void test2(int a, int b, int = 0) {

}

test2(1, 1, 1);
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this 特性

C++中的this和Java中的this基本一致,没有区别。在C++中this实际上是成员函数的一个形参,在调用成员函数时将对象的地址作为实参传递给this,不过this这个形参是隐式的,它并不出现在代码中,而是在编译阶段由编译器默默地将它添加到参数列表中。 this作为隐式形参,本质上是成员函数的局部变量,所以只能在成员函数的内部,并且只有在通过对象调用成员函数时才给this赋值。

在C++中类都有一个头文件.h文件

//if not define
#ifndef CPPDEMO_THIS_H
//定义宏 CPPDEMO_THIS_H
#define CPPDEMO_THIS_H


class This {
public:
    int a;
private:
    int b;
protected:
    int c;

public:
    int getAge();

    void setAge(int a);

};

//防止多重导入 影响编译效率 其他文件导入头文件,判断宏是不是存在,如果存在 直接返回。不存在则定义宏,编译文件
#endif //CPPDEMO_THIS_H
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由.cpp实现.h文件

#include "include/This.h"

//实现头文件的方法
int This::getAge() {
    return a;
}

void This::setAge(int a) {
    this->a = a;//C++ this->a   java : this.a
}
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注意:

  • this是const指针,它的值不能被修改,一切视图修改指针的操作都是不允许的
  • this只能在成员函数内部使用,用在其他地方没有意义
  • 只有当对象创建后this才有意义,this不能在static函数中使用

如何调用This.cpp呢?通过引入头文件This.h 编译器可以自动去查找实现文件,如下代码:

#include "include/This.h"


int main() {
    This* tt = new This;//new的实例化在堆区
    tt->setAge(1);
    cout << tt->getAge() << endl;//1
}
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面向对象

在C++中创建一个类(和Java是不同的),规范需要有.h头文件和.cpp实现文件 Student.h

#include <iostream>

//student.h 头文件只写声明不写实现
class Student{
private://下面的成员和函数都是私有
    char * name;
    int age;
public://下面的成员和函数都是公开
    void setAge(int age);
    void setName(char * name);
    int getAge() const;
    char * getName();
};
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Student.cpp

//实现文件
#include "student.h"//根据头文件写实现


//实现函数:
void Student::setAge(int age) {
    this->age = age;
}

void Student::setName(char *name) {
    this->name = name;
}

int Student::getAge() const {
    return this->age;
}

char * Student::getName() {
    return this->name;
}

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注意 创建的头文件和实现文件必须添加到CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.19)
project(base_c__)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

# 会编译EXE执行程序 注意要把头文件.h和实现文件.cpp 导入(xxx.so == xxx.cpp)
add_executable(base_c__ student.h Student.cpp T6.cpp)
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使用创建的Student

#include "student.h"
using namespace std;

//面向对象
int main(){
    //规范写法:头文件.h .hpp  -- 实现文件 .c .cpp
    Student stu1;//在栈区开辟
    stu1.setAge(100);
    stu1.setName("张三");
    cout << "name: "<< stu1.getName() << " age:"<< stu1.getAge() << endl;

    //在真正开发的时候是通过new 在堆空间开辟
    Student *student = new Student();//new -> delete    malloc -> free
    student->setName("李思");
    student->setAge(19);
    cout << "name: "<< student->getName() << " age:"<< student->getAge() << endl;
    if (student){
        delete student;//delete 必须手动释放堆空间的student
        student = NULL;
    }
    //NDK 正规的流程:xxx.so 文件是(C/Cpp)的实现文件。 .h是声明文件
    return 0;
}
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命名空间

#include <iostream>

//声明std main函数就可以直接使用里面的成员
using namespace std;

//自定义命名空间
namespace jake{
    int age = 33;
    char * name = "jakeprim";

    void show(){
        cout << "name:" << name << " age:" << age << endl;
    }
}

namespace jake2{
    int age = 33;
    char * name = "jakeprim2";

    void show(){
        cout << "name:" << name << " age:" << age << endl;
    }

    void show1(){
        cout << "name:" << name << " age:" << age << endl;
    }
}

//命名空间的嵌套问题
namespace jake3{
    namespace jake3Inner{
        void show(){
            cout << "jake3Inner" << endl;
        }
    }
}


//声明刚刚写的命名空间
using namespace jake2;

int main(){

    cout << "测试" << endl;

    jake::show();

    //局部使用
    using namespace jake;
    //直接调用
//    show();//存在重复的函数 会报错 必须使用命名::
    jake::show();
    jake2::show();

    show1();

    using namespace jake3::jake3Inner; //声明嵌套的命名空间

    jake3::jake3Inner::show();

    return 0;
}

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构造函数

C++的构造函数和Java中的构造函数区别不大,C++可以将对象声明在栈和堆中。

class Student{
public:
    //无参构造函数
    Student(){
        cout << "create" << endl;
    }
    //带参的构造函数
    Student(int a){
        cout << "create:" << a << endl;
    }
    //析构函数 当对象被销毁时调用,在该方法中释放class中的成员及对象
    ~Student(){
        cout << "destroy" << endl;
    }
};

void test(){
    Student student;//等价于Student() 声明的对象存储在栈中,

    Student *stu = new Student();//使用new声明的对象存储在堆中,需要手动释放堆中的对象
}

int main() {
    test();//create create destroy 函数执行完毕在栈中生成的对象会自动释放,但是堆中的对象需要手动释放

    return 0;
}
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C++中常见的构造函数几种形式如下:

    //声明在栈区的对象
    Student student;//等价于Student() 声明的对象存储在栈中,
    Student student1(10);//括号法 有参的构造函数
    Student student2 = Student();//显示法
    Student student21 = Student(11);//显示法
    Student student3 = 10;//隐式法:等价于Student(10); 隐式调用默认构造  不推荐使用 引起歧义
	////    Student student = "a";explicit 不能隐式调用 防止产生歧义,一般开发中都不会使用隐式调用
    //explicit 不能通过隐式调用
    explicit Student(char *a) {
        cout << "create double:" << a << endl;
    }
    Student student4[4];//声明数组 有实例化对象调用了默认的构造函数  在栈区实例化

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C++ 中会有默认的两个构造函数,一个是无参构造函数,一个是拷贝构造函数. 默认的拷贝构造函数是浅拷贝

    //无参构造函数
    Student() {
        cout << "create" << endl;
    }
    //拷贝函数 常量引用 不可以改变拷贝对象的值  对参数赋值时会调用该拷贝函数,参数一定是常量引用
//    Student(Student const &student) {
//        cout << "const &student" << endl;
//        会进行浅拷贝 将值赋值给   C++ 内部会默认实现拷贝函数
//        a = student.a;
//    }
    /**
     * 也是拷贝函数 且优先级比const高,但是在程序上必须使用安全的const作为拷贝函数
     * @param student
     */
//    Student(Student &student){
//
//    }


    Student student;//create
    student.a = 10;
    test2(student);//实例化了两次  析构函数调用了两次
    Student student1(student);//会调用默认的拷贝函数
    Student student2 = student;//赋值也会调用默认的考本函数

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拷贝构造函数的意义:在进行函数参数传递一个对象或者给一个对象赋值时需要使用到,在程序定义中不影响外部的拷贝对象是安全的,所以拷贝函数中的参数一定要是常量,不能改变外部的对象,新的对象只需要赋值即可。拷贝构造函数默认是常量引用,可以自己重新定义拷贝构造函数.

拷贝函数三种情况会被调用:

  • 形参传递
  • 实例化对象
  • 返回参数
void test2(Student student) {//形参 是实参拷贝 const &student 先声明Student对象  需要实例化Student对象
    cout << "a:" << student.a <<endl;//拿到
}
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Java中的函数传递对象参数使用的是普通引用,所以在Java中可以在函数改变外部对象。C++默认使用的都是常量引用,不会影响外部函数,导致不可预期的错误。

    Student s1 = Student(10);
    Student s2 = Student(s1);
    s2.a = 101;
    //s1 和 s2 谁先销毁呢? s2先销毁,栈先进后出
    /**
     * create int:10
        const &student
        destroy101
        destroy10
        拷贝函数
     */
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深拷贝实现:默认的拷贝函数是浅拷贝实现,如果需要实现深拷贝需要重写拷贝函数

字符串或者对象就需要通过深拷贝来实现

Student(char *name, int age) {
        this->a = age;
        //由于外部传递过来的字符串存储在常量区域,name是一个常量指针,无法通过指针修改字符串的内容
        this->name = (char *) (malloc(strlen(name) + 1));//在堆区申请了一块内存
        strcpy(this->name, name);//复制到this.name中去
    }    
//默认拷贝函数 常量引用 不可以改变拷贝对象的值  对参数赋值时会调用该拷贝函数,参数一定是常量引用
    Student(Student const &student) {
        cout << "const &student" << endl;
        //会进行浅拷贝 将值赋值给   C++ 内部会默认实现拷贝函数
        this->a = student.a;
        //新对象 也会在堆申请一块内存 各指自己的
        this->name = (char *) (malloc(strlen(student.name) + 1));//在堆区申请了一块内存
        strcpy(this->name, student.name);//复制到this.name中去
    }

    //析构函数 当对象被销毁时调用,在该方法中释放class中的成员及对象
    ~Student() {
        cout << "destroy" << this->a << endl;
        //第二个对象 name不为空,释放了name的堆空间,而到了第一个对象销毁时,也会调用free这时候就会发现问题
        //必须重写拷贝函数
        if (this->name != nullptr) {
            free(this->name);
            this->name = nullptr;
        }
    }
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字符串为什么需要重写拷贝函数呢?

    Student s1("jake23", 1);//这里传递的字符串 是在常量区中,那么参数指针就成了常量指针了,所以需要重新分配空间存储
复制代码

参数列表:

    //无参构造函数 参数列表 给参数默认值
    Student() : a(10), b(20), c(30) {

    }

    //有参构造函数 参数列表
    Student(int a, int b, int c) : a(a), b(b), c(c) {

    }
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析构函数

析构函数主要是在销毁对象的时候调用的,销毁内存处理等

    //析构函数 当对象被销毁时调用,在该方法中释放class中的成员及对象
    ~Student() {
        cout << "destroy" << this->a << endl;
        //第二个对象 name不为空,释放了name的堆空间,而到了第一个对象销毁时,也会调用free这时候就会发现问题
        //必须重写拷贝函数
        if (this->name != nullptr) {
            free(this->name);
            this->name = nullptr;
        }
    }
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new 关键字会将对象实例化到堆中,没有new的关键字会将对象实例化到栈中,堆中需要手动释放内存搭配delete关键字使用,在之前学习C的时候是通过malloc/free进行申请堆内存和释放堆内存,new/delete是一样的原理

    Student *s = new Student;
    delete s;//释放对象 new delete / malloc free

    //数组 实例化10个对象都是在堆区
    Student *sArr = new Student[10];
    //释放
    delete[]sArr;
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C ++ 常见的数据结构与函数

注意数组名和指针的区别:

数组名是一个指针常量,不能改变指针的指向

int i, *pa, a[] = {3,4,5,6,7,3,7,4,4,6};
pa = a;
for (i = 0; i <= 9; i++)
{
   printf("%d\n", *pa);
   pa++; /*注意这里,指针值被修改*/
}
可以看出,这段代码也是将数组各元素值输出。不过,你把循环体{}中的pa改成a试试。你会发现程序编译出错,不能成功。看来指针和数组名还是不同的。其实上面的指针是指针变量,而数组名只是一个指针常量。这个代码与上面的代码不同的是,指针pa在整个循环中,其值是不断递增的,即指针值被修改了。数组名是指针常量,其值是不能修改的,因此不能类似这样操作:a++。
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ArrayList实现

class ArrayList {
public:
    int d = 11;
    ArrayList();

    //explicit 不能通过隐式调用
    explicit ArrayList(int capacity);

    //拷贝函数
    ArrayList(const ArrayList &arrayList);

    //析构函数
    ~ArrayList();

    void add(int val);

    void add(int val, int index);

    int get(int index);

    int remove(int index);

    //const 定义为常函数
    int getLength() const;

    bool isEmpty() const;

    void resize();

    void toString();

private:
    int size;//容器的大小
    int realSize;//真实的数组长度
    int *arr;//这里不能使用数组,因为数组名是arr指针常量,不能对arr重新赋值, 指针是指针变量,而数组名只是一个指针常量
    mutable int c = 10;//可以在常函数中修改的变量 需要使用mutable进行修饰
};
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函数具体实现代码如下:

ArrayList::ArrayList(int capacity) {
    this->size = capacity;
    this->realSize = 0;
    //在堆区申请数组
    this->arr = new int[this->size];//在堆中开辟的一块空间 存储的是一个int[size] 数组,arr指向数组的首地址
}

ArrayList::ArrayList() {
    this->size = 16;
    this->realSize = 0;
    this->arr = new int[this->size];
}

ArrayList::ArrayList(const ArrayList &arrayList) {
    this->size = arrayList.size;
    this->realSize = arrayList.realSize;
    this->arr = new int[arrayList.size];
    //将数组的值赋值到arr中
    for (int i = 0; i < this->size; ++i) {
        this->arr[i] = arrayList.arr[i];//arrayList.arr[i]他也是指针  this->arr[i] 是指针
    }
}

ArrayList::~ArrayList() {
    if (this->arr != nullptr) {
        delete[] this->arr;
        this->arr = nullptr;
    }
}

void ArrayList::add(int val) {
    //添加到末尾
    add(val, this->realSize);
}

void ArrayList::add(int val, int index) {
    if (index < 0 || index > size) {
        return;
    }
    //判断容量是否够大 不够进行扩容
    if (this->realSize >= size * 0.75) {
        resize();
    }
    this->arr[index] = val;// 等价于   *((this->arr)+index) = val
    this->realSize++;//数据量大小+1
}

void ArrayList::resize() {
    cout << "----resize-----" << endl;
    int netLength = size * 2;
    int *p = new int[netLength];
    //拷贝数据
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        *(p + i) = this->arr[i];
    }
    //释放之前的数组
    delete[] this->arr;
    //重新赋值
    this->arr = p;
    this->size = netLength;
}

int ArrayList::get(int index) {
    if (index < 0 || index >= realSize) {
        return -1;
    }
    return this->arr[index];
}

int ArrayList::remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= realSize) {
        return -1;
    }
    //如何移除呢?循环往前移动
    int result = this->arr[index];
    for (int i = index; i < size - 1; ++i) {
        this->arr[i] = this->arr[i + 1];
    }
    this->realSize--;
    //判断缩减容量
    return result;
}

void ArrayList::toString() {
    cout << "[ ";
    for (int i = 0; i < realSize; ++i) {
        cout << arr[i] << ", ";
    }
    cout << " ] " << endl;
}

bool ArrayList::isEmpty() const {
    return realSize == 0;
}

/**
 * 定义为常函数 不能够修改内部的变量
 * @return
 */
int ArrayList::getLength() const {
//    realSize = realSize - 1; 这样会报错 不能修改函数内部的所有变量
    c = 11;//mutable 修饰的变量可以在常函数中修改
    return realSize;
}
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常函数

通过const 修饰的函数,函数的内部任何变量都不允许修改,除了mutable修饰的变量

mutable int c = 10;//可以在常函数中修改的变量 需要使用mutable进行修饰
/**
 * 定义为常函数 不能够修改内部的变量
 * @return
 */
int ArrayList::getLength() const {
//    realSize = realSize - 1; 这样会报错 不能修改函数内部的所有变量
    c = 11;//mutable 修饰的变量可以在常函数中修改
    return realSize;
}
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常对象

通过const修饰的对象叫做常对象,在常对象中对任何变量的修改都是违法的,常对象只能调用常函数,因为常函数不允许修改变量,注意通过mutable修饰的变量还是可以修改的(mutable C++添加了更加灵活的特性)

    //常对象 对任何变量的修改都是违法的 一般用在不能改变的对象上,比如单例模式的一些配置信息等
    const ArrayList arrayList1 = ArrayList();
//    arrayList1.d = 11; //错误的
//    常对象只能调用常函数,其他函数无法调用.
    arrayList1.getLength();
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单例模式

C++ 实现单例模式

/**
 * 单例模式实现
 */
class Instance {
public:
    static Instance *getInstance() {
        return instance;
    }

private:
    static Instance *instance;
private:
    //保护构造方法
    Instance() {}

    //保护构造拷贝函数 不让外界去声明 这里和java是不一样的
    Instance(const Instance &instance) {

    }
};

//初始化静态属性 在类外初始化
Instance *Instance::instance = new Instance;
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友元函数

在定义一个类的时候,可以把一些函数(包括全局函数和其他类的成员函数)声明为“友元”,这样那些函数就成为该类的友元函数,在友元函数内部就可以访问该类对象的私有成员了。

将全局函数声明为友元的写法如下:

  • friend 返回值类型 函数名(参数表);

将其他类的成员函数声明为友元的写法如下:

  • friend 返回值类型 其他类的类名::成员函数名(参数表);

但是,不能把其他类的私有成员函数声明为友元。

class Car;//提前声明Car
class Driver {
private:
    void pfun();    
public:
    void ModifyCar(Car *car);
    void Not(Car *car);
};

class Car {
public:
    int a;
private:
    int price;

    friend int Most(Car cars[], int total);//声明友元函数
    friend void Driver::ModifyCar(Car *car);//声明友元函数
    //    friend void Driver::pfun();//其他类的私有成员不能设置为友元函数
};

/**
 * 类定义的友元函数可以访问私有变量
 * @param car 
 */
void Driver::ModifyCar(Car *car) {
    car->price += 1000;//ModifyCar作为友元函数 可以访问car的私有变量
}

/**
 * 外部定义的友元函数可以访问私有变量
 * @param cars 
 * @param total 
 * @return 
 */
int Most(Car cars[], int total)  //求最贵气车的价格
{
    int tmpMax = -1;
    for (int i = 0; i<total; ++i)
        if (cars[i].price > tmpMax)
            tmpMax = cars[i].price;
    return tmpMax;
}

void Driver::Not(Car *car) {
    //无法访问私有变量
    car->a;
}
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友元类

友元类的定义非常简单如下代码:

class CCar{
private:
    int price;
    friend class CDriver;//定义友元类 可以访问CCar的私有成员
};

class CDriver{
public:
    CCar mCar;
    void Most(){
        mCar.price+=100;
    }

private:
    void Host(){
        mCar.price+=1;
    }
};
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运算符重载

算术运算符重载

运算符重载需要使用关键字operator[...]

/**
 * 算数运算符重载
 */
class complex {
public:
    complex();

    complex(double real, double imag);

private:
    double m_real;
    double m_imag;
public:
    //声明运算符重载 参数是一个常量引用,重载函数是常函数,不能修改函数内部的所有变量
    complex operator+(const complex &A) const;

    //打印函数也是一个常函数,不能修改变量
    void display() const;
};

complex::complex() : m_real(0), m_imag(0) {

}

complex::complex(double real, double imag) : m_real(real), m_imag(imag) {}

complex complex::operator+(const complex &A) const {
    complex B;
    B.m_real = this->m_real + A.m_real;
    B.m_imag = this->m_imag + A.m_imag;
    return B;
}

void complex::display() const {
    cout << m_imag << " + " << endl;
}
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使用方式如下:

    complex c1(4.3, 5.9);
    complex c2(2.4, 3.7);
    complex c3;
    c3 = c1 + c2;//+操作会执行operator+()
    c3.display();//9.6 + 6.7
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指针运算符重载

class Person{
public:
    Person(string name){
        this->name = name;
    }

    ~Person(){

    }

    const string & get_name(){
        return name;
    }

private:
    string name;
};

//模板
template<class classtype>
class SmartPoint{
private:
    classtype* pointer;
public:
    SmartPoint(classtype* pointer){
        this->pointer = pointer;
    }
    ~SmartPoint(){
        if (this->pointer != NULL){
            delete this->pointer;
        }
    }

    //重载运算符 ->
    classtype* operator->(){
        return this->pointer;
    }

    //重载解引用
    classtype& operator*(){
        return *(this->pointer);
    }
};
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使用方式如下:

	SmartPoint<Person> p = SmartPoint<Person>(new Person("lili"));
    cout << p->get_name() << endl;
    cout << (*p).get_name() << endl;
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new运算符重载

/**
 * new运算符重载
 */
class CTest1{
    char m_buff[4096];
};

//重载new运算符,将对象创建到全局的buffer中去
char buf[4100];//将创建的对象存储在buf开辟的内存中

class CTest2{
    char m_buff[4096];
public:
    void *operator new(size_t size){
        return (void *)buf;
    }
    //delete 重载
    void operator delete (void *p){

    }
};
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性能对比如下:

 //测试CTest1的性能
    clock_t count = clock();
    for (int i = 0; i < 0x5ffff; ++i) {
        CTest1 *c = new CTest1();
        delete c;
    }
    cout << "Interval = " << clock() - count << endl;//Interval = 52

    clock_t count1 = clock();
    for (int i = 0; i < 0x5ffff; ++i) {
        CTest2 *c = new CTest2();
        delete c;
    }
    cout << "Interval = " << clock() - count1 << endl;//Interval = 26 性能会更好
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赋值运算符重载

class Customer {
private:
    int id;
    char *name;
public:
    Customer() : id(0), name(NULL) {}

    Customer(int _id, char* _name) {
        id = _id;
        //注意这里不能直接赋值的,需要重新申请一块内存给name,并且将值复制给name
        name = new char[strlen(_name) + 1];
        strcpy(name, _name);
    }

    //拷贝函数
    Customer(const Customer &str) {
        cout << "copy constructor" << endl;
        id = str.id;
        name = new char[strlen(str.name) + 1];
        strcpy(name, str.name);
    }

    //重载赋值运算符
    Customer &operator=(const Customer &str) {
        cout << "operator:" << this << " str:" << &str << endl;
        if (this != &str) {
            if (name != NULL) {
                delete name;
            }
            this->id = str.id;
            name = new char[strlen(str.name) + 1];
            strcpy(name, str.name);
        }
        return *this;
    }
    ~Customer(){
        delete[] name;
    }
};
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如下使用方式:

注意如果在声明变量的时候直接赋值=,不会调用重载的赋值运算符

	char * name = "lll";
    Customer cc1(1, name);
    Customer cc2;
    cc2 = cc1;//operator:0x63fc60 str:0x63fc70   这里才会调用重载的赋值运算符
    Customer cc3 = cc2;//copy constructor  注意直接给变量赋值,调用了拷贝函数
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智能指针

关于智能指针后续会专门讲解,智能指针属于STL库中的后续分析STL库的源代码

//shared_ptr 智能指针采用引用计数的方式,避免指针缺陷,内存泄漏、野指针等问题
    std::shared_ptr<Person> p1(new Person("meimei"));//Person("meimei")的引用计数为1
    std::shared_ptr<Person> p2 = std::make_shared<Person>("lilei");
    p1.reset(new Person("guoguo"));
    std::shared_ptr<Person> p3 = p1;//shared_ptr 重载了-> 运算符
    cout << "p3 is" << p3->get_name();//-> 获取的是p1.get_name();
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