本階段主要針對c++面向物件程式設計。

基礎知識請看：c++基礎知識

1. 記憶體分割槽模型
2. 引用
3. 函式提高
4. 類和物件
5. 檔案操作

1、記憶體分割槽模型

c++程式在執行時，將記憶體大方向劃分為4個區域

• 程式碼區：存放函式體的二進位制程式碼，由作業系統進行管理
• 全域性區：存放全域性變數，靜態變數，常量
• 棧區：由編譯器自動分配釋放，存放函式的引數值，區域性變數
• 堆區：由程式設計師分配和釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時由作業系統回收

目的：不同區域存放的資料，其生命週期不同，方便我們靈活程式設計

1.1 程式執行前

在程式編譯後，生成了exe可執行檔案，未執行該程式前分為兩個區域

程式碼區：

• 存放CPU執行的機器指令
• 程式碼區是共享的，共享的目的是對於頻繁被執行的程式，只需要在記憶體中有一份程式碼即可
• 程式碼區是只讀的，只讀的原因是防止程式意外修改了它的指令

全域性區：

• 全域性變數和靜態變數存放在此
• 全域性區還包含了常量區，字串常量和全域性常量也存放在此（區域性常量，區域性變數在棧區）
• 該區域的資料在程式結束後由作業系統釋放

總結：

• c++程式在執行前分為全域性區和程式碼區
• 程式碼區的特點是共享和只讀
• 全域性區中存放全域性變數、靜態變數、常量
• 常量區中存放了const修飾的全域性常量 和 字串常量

1.2 程式執行後

棧區：

由編譯器自動分配和釋放，存放函式的引數值，區域性變數等

注意事項：函式不要返回區域性變數的地址：棧區開闢的資料空間，在函式執行完後，由編譯器自動釋放

堆區：

由程式設計師分配釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時由作業系統回收

c++中主要利用new在堆區開闢記憶體

1.3 new操作符

堆區開闢用new，釋放用delete。利用new建立的資料，會返回該資料對應的型別的指標。

int * a = new int(10);//建立變數
delete a;


int * arr = new int[10]; //建立陣列
delete[] arr;

2、引用

作用：給變數起別名

資料型別 &別名 = 原名

注意事項：

• 必須初始化
• 初始化之後不可改變

函式傳參時，可以利用引用的技術，讓形參修飾實參

int swap(int &a, int
 
 &b)

引用可以作為函式的返回值（1.不要返回區域性變數 2.函式的呼叫可以作為左值）

常量引用的作用主要是來修飾形參，防止誤操作：在函式形參列表中，可以加const修飾形參，防止形參改變實參。

引用的本質：指標常量

3.函式提高

函式的形參列表是可以有預設值的。預設值只能設定一次，如：函式宣告時設定了，函式定義時就不能設定了。

函式的形參列表中可以有佔位引數，用來做佔位，呼叫函式時必須填補該位置。

返回值型別 函式名（資料型別）{}

函式過載：函式名可以相同，提高複用性。

函式過載滿足條件：

• 同一作用域下
• 函式名稱相同
• 函式引數型別不同 || 個數不同 || 順序不同

注意事項：

• 返回值不可以作為過載條件。

4.類和物件

三大特性：封裝、繼承、多型

萬事萬物皆可為物件，物件上有其屬性和行為

4.1 封裝

封裝的意義：

• 將屬性和行為作為一個整體，表現生活中的事物
• 將屬性和行為加以許可權控制
  • public（公共許可權）：類內可以訪問，類外可以
  • protected（保護許可權）：類內可以；類外不可以，子類可以訪問
  • private（私有許可權）：類內可以；類外不可以，子類不可以訪問

class 類名{訪問許可權：屬性 / 行為};

類中的屬性和行為統一稱為 成員

屬性：成員屬性，成員變數

行為：成員函式，成員方法

struct 和 class的區別

• struct 預設許可權為公共
• class 預設許可權為私有

將成員變數設定為私有之後，可以通過成員方法：1.控制讀寫許可權 2.驗檢測資料的有效性。

標頭檔案中宣告，原始檔中實現

4.2 物件的初始化和清理

4.2.1 建構函式和解構函式

建構函式：初始化，在建立物件時為物件的成員變數賦值，建構函式由編譯器自動呼叫。

類名（）{}

• 沒有返回值，且不寫void
• 函式名稱與類名相同
• 可以有引數，因此可以過載
• 建立物件時會自動呼叫一次

解構函式：在物件銷燬前，系統自動呼叫，執行一些清理工作。

~類名（）{}

• 沒有返回值 和 void
• ~
• 沒有引數，因此不可以過載
• 銷燬前自動呼叫一次

當未提供構造和解構函式時，編譯器會提供，且其是空實現。只有預設拷貝函式是值拷貝。

4.2.2 建構函式的分類及呼叫

兩種分類方式

• 按引數：有參構造和無參構造
• 按型別：普通構造和拷貝構造（引數是引用的物件）

三種呼叫方式：括號法；顯示法；隱式轉換法

拷貝建構函式呼叫時機

• 使用一個已經建立完畢的物件來初始化一個新物件
• 值傳遞的方式給函式引數傳值（傳參）
• 以值方式返回區域性物件（返回值）

拷貝函式的呼叫規則

• 如果使用者定義有參建構函式，c++不再提供預設無參構造，但是會提供預設拷貝構造
• 如果使用者定義拷貝建構函式，c++不再提供其他建構函式

深拷貝和淺拷貝

• 淺拷貝：簡單的賦值拷貝操作（會帶來問題：堆區的記憶體重複釋放）
• 深拷貝：在堆區重新申請空間，進行拷貝操作（解決了淺拷貝的問題）

總結：如果屬性有在堆區開闢的，需要自己提供拷貝建構函式，防止淺拷貝帶來的問題。

初始化列表：用於初始化屬性

建構函式（資料結構，值1，資料結構 值2 ···）：屬性1（值2），屬性1（值2），···{}

類物件可以作為類成員，構造時，先構造物件成員，再構造本類。析構順序相反。

• 靜態成員變數
  • 所有物件共享同一份資料
  • 在編譯階段分配記憶體
  • 類內宣告，類外初始化
• 靜態成員函式
  • 所有物件共享同一個函式
  • 靜態成員函式只能訪問靜態成員變數

c++編譯器給類新增4個函式

1. 預設建構函式（無參，函式體為空）
2. 預設解構函式（無參，函式體為空）
3. 預設拷貝建構函式，對屬性進行值拷貝
4. 賦值運算子 operator= ，對屬性進行值拷貝

4.3 c++物件模型和 this 指標

成員變數和成員函式分開儲存。只有非靜態成員變數在類上。

每一個非靜態成員函式只會誕生一份函式例項，也就是說，多個同類型的物件會共用一塊程式碼。

c++通過提供 this 指標來幫助函式例項區分是哪一個物件呼叫自己。this 指標的本質是一個指標常量。

this 指標指向被呼叫的成員函式所屬的物件。

• 當形參和成員變數同名時，可用 this 指標來區分（this.age = age）
• 在類的非靜態成員函式中返回物件本身，可使用 return *this

空指標呼叫成員函式，如果用到this，需要加以判斷保持程式碼的健壯性。

if(this == NULL) return;

const 修飾成員函式

常函式

• 成員函式後加 const 後我們稱這個函式為常函式
• 常函式內的成員屬性無法被修改，若想修改，需要在成員屬性宣告時加關鍵字 mutable 。

常物件

• 宣告物件前加 const 稱該物件為常物件
• 常物件只能呼叫常函式（防止普通成員函式修改成員屬性）

友元：讓一個函式或者類 訪問 另一個類中的私有成員。關鍵字為 friend

三種實現

• 全域性函式做友元（在類內宣告為友元）
• 類做友元
• 成員函式做友元

4.4 運算子過載：

對已有的運算子重新進行定義，賦予其另一種功能，以適應不同的資料型別

可以通過成員函式過載，也可以通過全域性函式過載。運算子過載也可以發生函式過載。

• 加法運算子過載：實現兩個自定義資料型別相加的運算
• 左移運算子過載：輸出自定義的資料型別
• 遞增運算子過載：實現自己的整型資料（用佔位引數區分前置遞增和後置遞增，前置遞增返回引用，後置遞增返回值）
• 賦值運算子過載：解決淺拷貝的問題
• 關係運算符過載：可以讓兩個自定義物件進行對比操作
• 函式呼叫運算子過載：函式呼叫運算子（）也可以過載，過載後也被稱為仿函式

4.5 繼承：減少重複程式碼

class 子類：繼承方式 父類

子類，也成為 派生類（表示個性）

父類，也稱為 基類（表示共性）

繼承方式：

• 公共繼承
• 保護繼承
• 私有繼承

繼承中的物件模型：從父類繼承過來的成員，哪些屬於子類物件？

所有非靜態成員屬性都會被繼承。私有成員屬性被編譯器隱藏了，無法訪問。

//利用開發人員命令提示工具檢視物件模型
//跳轉碟符
//cd 具體路徑下
cl /d1 reportSingleClassLayout類名 檔名

繼承同名成員處理方式

• 訪問子類同名成員 直接訪問即可
• 訪問父類童名成員 需要加作用域
• 當子類和父類擁有同名的成員函式，子類會隱藏父類中同名成員函式，加作用域可以訪問到父類中同名函式

c++允許多繼承，但實際開發中不建議使用

菱形繼承，又稱鑽石繼承：利用虛繼承可以解決菱形繼承問題

虛繼承後，子類繼承了虛基類指標，指標指向虛基類表，表中是實際資料的偏移量。

4.6 多型

• 靜態多型（編譯時確定函式地址）：函式過載 和 運算子過載屬於靜態多型，複用函式名
• 動態多型（執行時確定函式地址）：派生類 和 虛擬函式實現執行時多型

多型滿足條件

• 有繼承關係
• 子類重寫父類中的虛擬函式

多型使用條件：父類指標 或 引用指向子類物件

重寫：函式返回值型別 函式名 引數列表 完全一致稱為重寫

多型的優點：

• 程式碼組織結構清晰
• 可讀性強
• 利於前期和後期的擴充套件以及維護

c++開發提倡利用多型設計程式結構，因為多型優點很多

多型中，父類的虛擬函式實現通常毫無意義，因此可以改成純虛擬函式。

當類中有了純虛擬函式，就變成了抽象類

抽象類特點

• 無法例項 寫抽象類中的純虛擬函式，否則也屬於抽象類

虛析構和純虛析構

多型使用時，如果子類中有屬性開闢到堆區，那麼父類指標釋放 子類物件時不乾淨，因此，需要走將父類中的解構函式改為 虛析構 或者 純虛析構。

虛析構 和 純虛析構共性：

• 可以解決父類指標釋放子類物件
• 都需要有具體的函式實現

虛析構和純虛析構 區別：如果是純虛析構，該類屬於抽象類，無法例項化物件

//虛析構
virtual ~類名（）{}

//純虛析構
virtual ~類名（）=0；
類名：：~類名（）{}

5. 檔案操作

通過檔案可以將資料持久化

c++中對檔案操作需要包含標頭檔案<fstream>

• 文字檔案：以ASCII碼形式儲存
• 二進位制檔案：以二進位制形式儲存

操作檔案的三大類

1. ofstream：寫操作
2. ifstream：讀操作
3. fstream：讀寫操作

寫檔案

1. 包含標頭檔案   

   #include <fstream>

2. 建立流物件  

   ofstream ofs;

3. 開啟檔案

   ofs.open("檔案路徑",開啟方式);

4. 寫資料

   ofs << "寫入的資料";

5. 關閉檔案

   ofs.close();

注意： 檔案開啟方式可以配合使用，利用 | 操作符

例如：用二進位制方式寫檔案 ios::binary | ios:: out

讀檔案

1. 包含標頭檔案   

   \#include <fstream\>

2. 建立流物件  

   ifstream ifs;

3. 開啟檔案並判斷檔案是否開啟成功

   ifs.open("檔案路徑",開啟方式);

4. 讀資料

   四種方式讀取
    //第一種方式
    char buf[1024] = { 0 };
    while (ifs >> buf)
    {
        cout << buf << endl;
    }

    //第二種
    char buf[1024] = { 0 };
    while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
    {
        cout << buf << endl;
    }

    //第三種
    string buf;
    while (getline(ifs, buf))
    {
        cout << buf << endl;
    }
　　

　　第四種不推薦使用
    char c;
    while ((c = ifs.get()) != EOF)
    {
        cout << c;
    }

5. 關閉檔案

   ifs.close();    

二進位制方式寫檔案主要利用流物件呼叫成員函式write

函式原型 ：ostream& write(const char * buffer,int len);

引數解釋：字元指標buffer指向記憶體中一段儲存空間。len是讀寫的位元組數

        ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);
    
    //ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

    Person p = {"張三"  , 18};

    //4、寫檔案
    ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));    

二進位制方式讀檔案主要利用流物件呼叫成員函式read

函式原型：istream& read(char *buffer,int len);

引數解釋：字元指標buffer指向記憶體中一段儲存空間。len是讀寫的位元組數

#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
    char m_Name[64];
    int m_Age;
};

void test01()
{
    ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
    if (!ifs.is_open())
    {
        cout << "檔案開啟失敗" << endl;
    }

    Person p;
    ifs.read((char *)&p, sizeof(p));

    cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年齡： " << p.m_Age << endl;
}