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【C++】复习

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C++ 学习

记录复习一下C++的类和一些其他知识。来源：

菜鸟教程

类&对象

类定义

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class name
{
	Access specifiers:
		Data members/variables;
		Member functions();		
};

定义对象

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class name name1;
class name name2;

访问数据成员：

访问修饰符 访问方式
public .
protected 使用类成员函数或.
private 使用类成员函数

类成员函数

定义和原型在类内部，类成员函数是类的一个成员，可以操作类的任意对象，访问对象中所有成员。

成员函数可以写在类定义内部，也可以在类外部定义（使用**范围解析运算符::**）

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double Box::getvolume(void)
{
	return length*breadth*height;
}

调用成员函数：

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class name.function();

类访问修饰符

public 在类的外部可以被访问
private(默认) 类的外部不可访问，只有类和友元函数可访问，不能被派生类访问
protected 与private类似，但可以被派生类访问

构造函数与析构函数

  • 构造函数：创建类的新对象时执行。可以用来初始化对象

  • 析构函数：删除所创建的对象时执行。

继承

访问 public protected private
同一个类 yes yes yes
派生类 yes yes no
外部的类 yes no no

假设有一个基类 Shape，Rectangle 是它的派生类，如下所示：

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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基类
class Shape 
{
   public:
      void setWidth(int w)
      {
         width = w;
      }
      void setHeight(int h)
      {
         height = h;
      }
   protected:
      int width;
      int height;
};
 
// 派生类
class Rectangle: public Shape
{
   public:
      int getArea()
      { 
         return (width * height); 
      }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
 
   // 输出对象的面积
   cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl;
 
   return 0;
}

重载运算符和重载函数

C++ 允许在同一作用域中的某个函数和运算符指定多个定义，分别称为函数重载和运算符重载。

重载声明是指一个与之前已经在该作用域内声明过的函数或方法具有相同名称的声明，但是它们的参数列表和定义（实现）不相同。

数据抽象与数据封装

数据抽象是指，只向外界提供关键信息，并隐藏其后台的实现细节，即只表现必要的信息而不呈现细节。

例如cout，不需要理解 cout 是如何在用户的屏幕上显示文本。只需要知道公共接口即可，cout 的底层实现可以自由改变。

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#include <iostream>
using namespace std;
 
class Adder{
   public:
      // 构造函数
      Adder(int i = 0)
      {
        total = i;
      }
      // 对外的接口
      void addNum(int number)
      {
          total += number;
      }
      // 对外的接口
      int getTotal()
      {
          return total;
      };
   private:
      // 对外隐藏的数据
      int total;
};
int main( )
{
   Adder a;
   
   a.addNum(10);
   a.addNum(20);
   a.addNum(30);
 
   cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
   return 0;
}

接口（抽象类）

  • 如果类中至少有一个函数被声明为纯虚函数，则这个类就是抽象类。
  • 纯虚函数是通过在声明中使用 “= 0” 来指定的。
  • 抽象类不能被用于实例化对象，它只能作为接口使用。
  • 设计抽象类（通常称为 ABC）的目的，是为了给其他类提供一个可以继承的适当的基类。
  • 如果没有在派生类中重写纯虚函数，就尝试实例化该类的对象，会导致编译错误。
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#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基类
class Shape 
{
public:
   // 提供接口框架的纯虚函数
   virtual int getArea() = 0;
   void setWidth(int w)
   {
      width = w;
   }
   void setHeight(int h)
   {
      height = h;
   }
protected:
   int width;
   int height;
};
 
// 派生类
class Rectangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height); 
   }
};
class Triangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height)/2; 
   }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
   Triangle  Tri;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
   // 输出对象的面积
   cout << "Total Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;
 
   Tri.setWidth(5);
   Tri.setHeight(7);
   // 输出对象的面积
   cout << "Total Triangle area: " << Tri.getArea() << endl; 
 
   return 0;
}


result:
Total Rectangle area: 35
Total Triangle area: 17

文件和流

数据类型 描述
ofstream 该数据类型表示输出文件流，用于创建文件并向文件写入信息。
ifstream 该数据类型表示输入文件流，用于从文件读取信息。
fstream 该数据类型通常表示文件流，且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能，这意味着它可以创建文件，向文件写入信息，从文件读取信息。

动态内存

C++ 程序中的内存分为两个部分：

  • 栈：在函数内部声明的所有变量都将占用栈内存。
  • 堆：这是程序中未使用的内存，在程序运行时可用于动态分配内存。
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一维数组
// 动态分配,数组长度为 m
int *array=new int [m];
 
//释放内存
delete [] array;
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二维数组
int **array
// 假定数组第一维长度为 m， 第二维长度为 n
// 动态分配空间
array = new int *[m];
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    array[i] = new int [n]  ;
}
//释放
for( int i=0; i<m; i++ )
{
    delete [] array[i];
}
delete [] array;

命名空间

定义命名空间

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namespace namespace_name {
   // 代码声明
}

调用命名空间

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name::code;  // code 可以是变量或函数
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也可以使用 using namespace 指令，这样在使用命名空间时就可以不用在前面加上命名空间的名称。这个指令会告诉编译器，后续的代码将使用指定的命名空间中的名称。

STL（标准模板库）

C++ 标准模板库的核心包括以下三个组件：

组件 描述
容器（Containers） 容器是用来管理某一类对象的集合。C++ 提供了各种不同类型的容器，比如 deque、list、vector、map 等。
算法（Algorithms） 算法作用于容器。它们提供了执行各种操作的方式，包括对容器内容执行初始化、排序、搜索和转换等操作。
迭代器（iterators） 迭代器用于遍历对象集合的元素。这些集合可能是容器，也可能是容器的子集。 
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#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
int main()
{
   // 创建一个向量存储 int
   vector<int> vec; 
   int i;
 
   // 显示 vec 的原始大小
   cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 推入 5 个值到向量中
   for(i = 0; i < 5; i++){
      vec.push_back(i);
   }
 
   // 显示 vec 扩展后的大小
   cout << "extended vector size = " << vec.size() << endl;
 
   // 访问向量中的 5 个值
   for(i = 0; i < 5; i++){
      cout << "value of vec [" << i << "] = " << vec[i] << endl;
   }
 
   // 使用迭代器 iterator 访问值
   vector<int>::iterator v = vec.begin();
   while( v != vec.end()) {
      cout << "value of v = " << *v << endl;
      v++;
   }
 
   return 0;
}

result:
vector size = 0
extended vector size = 5
value of vec [0] = 0
value of vec [1] = 1
value of vec [2] = 2
value of vec [3] = 3
value of vec [4] = 4
value of v = 0
value of v = 1
value of v = 2
value of v = 3
value of v = 4

关于上面实例中所使用的各种函数，有几点要注意：

  • push_back( ) 成员函数在向量的末尾插入值，如果有必要会扩展向量的大小。
  • size( ) 函数显示向量的大小。
  • begin( ) 函数返回一个指向向量开头的迭代器。
  • end( ) 函数返回一个指向向量末尾的迭代器。

C++标准库

  • 标准函数库： 这个库是由通用的、独立的、不属于任何类的函数组成的。函数库继承自 C 语言。
  • 面向对象类库： 这个库是类及其相关函数的集合。

标准函数库

标准函数库分为以下几类：

  • 输入/输出 I/O
  • 字符串和字符处理
  • 数学
  • 时间、日期和本地化
  • 动态分配
  • 其他
  • 宽字符函数

面向对象类库

标准的 C++ 面向对象类库定义了大量支持一些常见操作的类，比如输入/输出 I/O、字符串处理、数值处理。面向对象类库包含以下内容：

  • 标准的 C++ I/O 类
  • String 类
  • 数值类
  • STL 容器类
  • STL 算法
  • STL 函数对象
  • STL 迭代器
  • STL 分配器
  • 本地化库
  • 异常处理类
  • 杂项支持库