C++--C++基础

C++

C++对C语言的提高

命令空间简单使用

引用命令空间的三种方式:

直接指定标识符。例如std::cout<<"hello"<<std::endl;；使用using关键字。例如using std::cout;；
导入整个命令空间。例如using namespace std;导入std命名空间；

 #include <iostream>
 
 //定义一个命令空间
 namespace space1{ 
     int a = 100;
     int b = 200;
 }
 
 //using namespace std;
 //只导入其中的cout和endl
 using std::cout;
 using std::endl;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     cout<<"hello"<<endl;
     using namespace space1;//直接导入命令空间
     cout<<a<<" "<<b<<endl;
     return 0;   
 }

`const`关键字的加强

C语言中的const是一个冒牌货，即使用来修饰变量的值不能修改，但是还是可以通过指针指向这个变量，然后修改指针指向的内存来修改这个变量的值；
注意const和#define的区别: ①#define只是在预编译时进行字符置换，例如#define PI 3.14，这里的PI不是变量，没有类型，不占用存储单元。②而const float PI = 3. 14定义了常变量PI，它具有变量的属性，有数据类型，占用存储单元，只是在程序运行期间变量的值是固定的，不能改变(真正的不能改变)；

测试:

 #include <iostream>
 
 int main(int argc, char const **argv)
 {
     //a此时是一个真正的常量 : 不能通过指针修改(C语言中的const是一个冒牌货)
     const int a = 100;
     //如果对一个常量取地址，编译器会临时开辟一个空间temp,让这个指针指向temp
     int *p = (int *)&a; //注意要强制转换一下
     *p = 200;
     printf("a = %d, *p = %d\n", a, *p);
 
     //可以使用const定义的"常量"来定义数组(C语言中不能这样)
     int arr[a]; //ok
     return 0;
 }

输出(可以看到a没有改变(C语言中会变)):

 a = 100, *p = 200

引用-重点

变量名，本身是一段内存的引用，即别名(alias). 引用可以看作一个已定义变量的别名；
对变量声明一个引用，并不另外开辟内存单元，例如int &b = a，则b和a都代表同一个内存单元(使用sizeof()测a、b大小是相同的)。引用与被引用的变量有相同的地址；
在声明一个引用时，必须同时初始化(和常量有点类似)，即声明它代表哪一个变量；
当声明一个变量的引用后，改引用一直与其代表的变量相联系，不能再作为其他变量的别名。
&符号前有数据类型时，是引用。其他都是代表取地址；
引用所占用的大小跟指针是相等的，引用可能是一个"常指针"(int *const p)；
对引用的初始化，可以是一个变量名，也可以是另一个引用。如int a = 3; int &b = a; int &c = b；此时，整形变量a有两个别名b、c；
不能建立void类型的引用(但是有void *类型指针(万能指针))。不能建立引用的数组(可以有指针数组)；

使用经典的swap问题来看引用作为形参的简单使用:

 #include <stdio.h>
 
 //值传递(不行)
 int swap1(int a, int b){ 
     int t = a;
     a = b;
     b = t;
 }
 
 //指针(也是值传递)
 int swap2(int *a, int *b){   
     int t = *a;
     *a = *b;
     *b = t;
 }
 
 //引用(引用传递)
 int swap3(int &a, int &b){ 
     int t = a;
     a = b;
     b = t;
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     int a = 100, b = 200;
     swap1(a, b);
     printf("a = %d, b = %d\n", a , b);
     swap2(&a, &b);
     printf("a = %d, b = %d\n", a , b);
     swap3(a, b);
     printf("a = %d, b = %d\n", a , b);
     return 0;
 }

输出:

 a = 100, b = 200
 a = 200, b = 100
 a = 100, b = 200

指针引用

可以建立指针变量的引用，如:

 int a = 5;
 int *p = &a;
 int* &ref = p; //ref是一个指向 “整形变量的指针变量” 的引用，初始化为p

下面看一个使用指针引用的例子，对比使用二级指针和使用指针引用的区别:

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <stdlib.h>
 
 struct Student{ 
     int age;
     char name[20];
 };
 
 //通过二级指针
 void getMem(Student **temp){ 
     Student *p = (Student *)malloc(sizeof(Student));
     p->age = 13;
     strcpy(p->name, "zhangsan");
     *temp = p;
 }
 //通过引用
 void getMem2(Student* &p){ //将Student*看成一个类型 
     p = (Student *)malloc(sizeof(Student));
     p->age = 14;
     strcpy(p->name, "lisi");
 }
 
 //通过指针
 void free1(Student **temp){ 
     Student *p = *temp;
     if(p != NULL){ 
         free(p);
         *temp = NULL;
     }
 }
 //通过指向指针的引用
 void free2(Student* &p){ //指向指针的引用
     if(p != NULL){ 
         free(p);
         p = NULL;
     }
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Student *p = NULL;
     getMem(&p);
     printf("age = %d, name = %s\n", p->age, p->name); 
     free1(&p);
 
     printf("------------------\n");
 
     getMem2(p);
     printf("age = %d, name = %s\n", p->age, p->name);
     free2(p);
     return 0;
 }

输出:

 age = 13, name = zhangsan
 ------------------
 age = 14, name = lisi

没有引用指针

由于引用不是一种独立的数据类型，所以不能建立指向引用类型的指针变量。
但是，可以将变量的引用的地址赋值给一个指针，此时指针指向的是原来的变量。

例如:

 int a = 3;
 int &b = a;
 int *p = &b;  //指针变量p指向变量a的引用b,相当于指向a,合法

上面代码和下面一行代码相同:

 int *p = &a;

输出*p的值，就是b的值，即a的值。不能定义指向引用类型的指针变量，不能写成:

 int& *p = &a; //企图定义指向引用类型的指针变量，错误

`const`引用

如果想对一个常量进行引用，必须是一个const引用；
可以对一个变量进行常引用(此时引用不可修改，但是原变量可以修改)。这个特征一般是用在函数形参修饰上，不希望改变原来的实参的值；
可以用常量或表达式对引用进行初始化，但此时必须用const作声明(<font color= blue>内部是使用一个temp临时变量转换)；

测试:

 #include <stdio.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     //对一个常量进行引用
     const int a = 10;
     //int& ref1 = a; //err
     const int &ref1 = a; //ok
 
     //可以对一个变量进行 常引用(此时引用不可修改，但是原变量可以修改)
     //这个特征一般是用在函数形参修饰上，有时候不希望改变原来的实参的值
     int b = 10;
     const int& ref2 = b;
     //ref2 = 20; //err
     b = 20; // ok
     printf("b = %d, ref2 = %d\n", b, ref2);
 
     //对表达式做引用
     // 内部系统处理 int temp = c+10; const int& ref3 = temp;
     int c = 30;
     const int& ref3 = c + 10; //合法
 
     //也可以对不同类型进行转换
     double d = 3.14;
     const int& ref4 = d; // int temp = d; const int& ref4 = temp
     cout<<d<<" "<<ref4<<endl;//b = 3.14,ref4 = 3
 
     return 0;
 }

输出:

 b = 20, ref2 = 20
 3.14 3

默认参数、函数重载、作用域运算符

如果全局和局部有相同名字变量，使用::运算符来操作全局变量；默认参数要注意：如果默认参数出现，那么右边的都必须有默认参数，也就是只有参数列表后面部分的参数才可以提供默认参数值；
函数重载规则: ①函数名相同。②参数个数不同,参数的类型不同,参数顺序不同,均可构成重载。 ③返回值类型不同则不可以构成重载。
一个函数，不能既作重载，又作默认参数的函数。

简单使用:

 #include <stdio.h>
 
 int fun(int a, int b = 20, int c = 30){ 
     return a + b + c;
 }
 
 int a = 100;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     // 作用域运算符 ::
     int a = 200;
     printf("a = %d\n", a);
     printf("a2 = %d\n", ::a); //全局的a
 
     printf("%d\n",fun(10));
     printf("%d\n",fun(10, 10));
     printf("%d\n",fun(10, 10, 10));
     return 0;
 }

`new`、`delete`的使用

C语言中使用malloc函数必须指定开辟空间的大小，即malloc(size)，且malloc函数只能从用户处知道应开辟空间的大小而不知道数据的类型，因此无法使其返回的指针指向具体的数据类型。其返回值一律为void *，使用时必须强制转换；
C++中提供了new和delete运算符来替代malloc和free函数；
差别: malloc不会调用类的构造函数,而new会调用类的构造函数。②free不会调用类的析构函数，而delete会调用类的析构函数；(析构函数释放的是对象内部的内存，而delete释放的是对象，而delete也出发析构，所以都可以释放)

例如

 new int； //开辟一个存放整数的空间，返回一个指向整形数据的指针
 new int(100); //开辟一个存放整数的空间，并指定初始值为100
 new char[10]; // 开辟一个存放字符数组的空间，size = 10
 new int[5][4];
 float *p = new float(3.14); //将返回的指向实型数据的指针赋给指针变量p
 delete p;
 delete []p; //释放对数组空间的操作(加方括号)

简单测试：

 #include <stdio.h>
 
 int main(int argc, char const **argv)
 {
     // new 和 delete 使用
     int *p1 = new int(10);
     printf("*p1 = %d\n", *p1);
     delete p1;
 
     int *p2 = new int[10];
     for(int i = 0;i < 10; i++)
         p2[i] = i;
     for(int i = 0;i < 10; i++)
         printf("%d ",p2[i]);
     printf("\n");
     
     delete []p2;
     return 0;
 }

输出:

 *p1 = 10
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

C++面向对象基础

一个简单案例

题目，判断两个圆是否相交。

 #include <stdio.h>
 #include <iostream>
 #include <math.h>
 using namespace std;
 
 //点(坐标类)
 class Point{ 
     public:
         void setXY(int x, int y);
         double getPointDis(Point &thr); //计算两点距离
     private:
         int x;
         int y;
 };
 
 //圆类
 class Circle{ 
     public:
         void setR(int r);
         void setXY(int x, int y);
         bool isInterSection(Circle &thr);
     private:
         int r;
         Point p0; //圆心
 };
 
 void Point::setXY(int x, int y){ 
     this->x = x;
     this->y = y;
 }
 double Point::getPointDis(Point &thr){ 
     int dx = x - thr.x;
     int dy = y - thr.y;
     double dis = sqrt(dx*dx + dy*dy);
     return dis;
 }
 
 void Circle::setR(int r){ 
     this->r = r; //注意不能写成this.r (this是一个指针,每个对象都可以通过this指针来访问自己的地址)
 }
 void Circle::setXY(int x,int y){ 
     p0.setXY(x, y);
 }
 bool Circle::isInterSection(Circle &thr){ 
     int R = r + thr.r; //两个圆的半径之和
     double dis = p0.getPointDis(thr.p0); //两个圆心的距离
     if(dis <= R)
         return true;
     else 
         return false;
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 {   
     Circle c1,c2;
     c1.setR(1);
     c1.setXY(0,0);
     c2.setR(3);
     c2.setXY(2,2);
 
     Circle *pc1 = &c1; //定义指向对象的指针
 
     if(pc1->isInterSection(c2))//通过指针的方式调用
         printf("两圆相交!\n");
     else 
         printf("两圆不相交!\n");
     return 0;
 }

输出：

 两圆相交!

构造函数和析构函数

如果用户没有定义默认的，系统会提供一个默认构造函数，但是如果用户已经定义了构造函数，系统就不会提供默认的构造函数；
系统也会提供一个默认的拷贝构造函数，默认是浅拷贝，形如Clazz c1(c2)的使用，将c1拷贝给c2；
C++有一个参数初始化列表的特性，注意不能用在数组上；
构造函数也可以是带有默认参数；
析构函数被调用的情况:① 如果用new运算符动态的建立了一个对象，当用delete运算符释放该对象时，先调用该对象的析构函数。②static局部对象在函数调用结束之后对象并不是放，因此也不调用析构函数。只有在调用exit或者main函数结束的时候才会调用static的析构函数。
构造函数和析构函数的顺序: ①先构造的后析构，后构造的先析构；

拷贝构造函数

 #include <stdio.h>
 
 class Clazz{ 
     public:
         Clazz(){ 
             x = 0;
             y = 0;
         }
         Clazz(int x, int y){ 
             this->x = x;
             this->y = y;
         }
         void printXY(){ 
             printf("%d, %d\n", x, y);
         }
 
         //显示的拷贝构造函数  如果不写，默认也有这个
         Clazz(const Clazz &thr){ 
             x = thr.x;
             y = thr.y;
         }
     private:
         int x;
         int y;
 };
 
 int main(int argc, char const **argv)
 {
     Clazz c1(100, 200);
 
     Clazz c2(c1); //拷贝
     c2.printXY();
 
     //构造函数是对象初始化的时候调用
     Clazz c3 = c1; // 调用的依然是c3的拷贝构造函数
     c3.printXY();
 
 
     Clazz c4; //调用的是无参构造器
     c4 = c1; //不是调用拷贝构造函数，而是重载操作符
     c4.printXY();
 
     return 0;
 }

构造函数中的参数初始化列表:

注意构造对象成员的顺序跟初始化列表的顺序无关；
而是跟成员对象的定义顺序有关；

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 
 class Box{ 
     public:
         Box(); //默认的无参
         //参数初始化表
         Box(int l, int w, int h):l(l),w(w),h(h)
         {
             strcpy(this->name, "zhangsan"); //默认
         }
         Box(int l, int w, int h, const char *name):l(l),w(w),h(h)
         {
             strcpy(this->name,name); //字符串不能那样初始化
         }
         int volume();
     private:
         char name[10];
         int l,w,h;
 };
 
 Box::Box()
 { 
     l = 10;
     w = 10;
     h = 10;
     strcpy(this->name, "zhangsan");
 }
 
 int Box::volume()
 { 
     return l*w*h;
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Box b1;
     printf("%d\n", b1.volume());
     Box b2(20, 20, 20);
     printf("%d\n", b2.volume());
     Box b3(30, 30, 30, "lisi");
     printf("%d\n", b3.volume());
     return 0;
 }

输出:

 1000
 8000
 27000

深拷贝和浅拷贝

深拷贝是有必要的，因为析构函数释放内存的时候，如果使用浅拷贝拷贝了一个对象，释放两个对象指向得到同一个内存两次，就会产生错误。

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 
 class Teacher{ 
     public:
         Teacher(int id, const char* name){
             this->id = id;
             int len = strlen(name);
             this->name = (char*)malloc(len+1);
             strcpy(this->name, name);
         }
 
         //显式的提供一个拷贝构造函数，完成深拷贝动作
         // 防止在析构函数中 释放堆区空间两次
         Teacher(const Teacher &thr){ 
             id = thr.id;
             //深拷贝  
             int len = strlen(thr.name);
             name = (char*)malloc(len + 1);
             strcpy(name, thr.name);
         }
 
         //必须要显式的提供深拷贝构造函数，不然会释放两次
         ~Teacher(){ 
             if(name != NULL){ 
                 free(name);
                 name = NULL;
             }
         }
 
         void print(){ 
             printf("id: %d, name = %s\n", id, name);
         }
     private:
         int id;
         char *name;
 };
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Teacher t1(1, "zhangsan");
     t1.print(); 
     Teacher t2(t1);
     t2.print();
     return 0;
 }

指向对象成员函数的指针

注意: 定义指向对象成员函数的指针变量的方法和定义指向普通函数的指针变量不同，定义指向成员函数的指针变量的方法: void (Time:: *p)();(对比普通的: void (*p)();) : 定义p为指向Time类中公共成员函数的指针变量；
可以使用上面的p指针指向一个公用成员函数，只需把公用成员函数的入口地址赋给一个公用成员函数的指针即可，如p = &Time::get_time;

简单测试:

 #include <stdio.h>
 
 class Time{ 
     public:
         Time(int h, int m, int s):hour(h),minute(m),sec(s){ }
         void get_time();
     private:
         int hour;
         int minute;
         int sec;
 };
 
 void Time::get_time()
 { 
     printf("%d:%d:%d\n", hour, minute, sec);
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Time t1(10,10,30); //10:10:30
     Time *p = &t1; //定义指向对象的指针
     p->get_time();
 
     void (Time::*p2)(); //定义指向Time类公共成员函数的指针变量
     p2 = &Time::get_time;
     (t1.*p2)(); // 调用对象t1中p2所指向的成员函数(即t1.get_time())
 
     return 0;
 }

输出:

 10:10:30
 10:10:30

常对象

可以在定义对象时加上关键字const，指定对象为常对象。常对象必须要有初值，凡是希望保护数据成员不被改变的对象，都可以声明为常对象。
基本语法: 类名 const 对象名 [(实参表)] 或者const 类名对象名 [(实参表)]，举例: Time const t(10, 10, 30)和const Time t(10, 10, 30)；
如果一个对象被声明为常对象，则通过改对象只能调用它的常成员函数，不能调用对象的普通成员函数；例如void get_time() const (常成员函数)；
常成员函数可以访问常对象中的数据成员，但不允许修改常对象中数据成员的值；

常对象成员-常数据成员&常成员函数

①常数据成员

只能通过构造函数的参数初始化表对常数据成员进行初始化，任何其他函数都不能对常数据赋值；
因为常数据成员不能被赋值；

②常成员函数

常成员函数声明: 例如void get_time() const，常成员函数只能引用本类中的数据成员，不能修改它们；
注意: 如果定义了一个常对象，只能调用其中的const成员函数，不能调用非const成员函数(不论这些函数是否会修改对象中的数据)；
常成员函数不能调用另一个非const成员函数；

数据成员	非`const`成员函数	`const`成员函数
非`const`数据成员	可以引用，可以改变值	可以引用，不可改变值
`const`数据成员	可以引用，不可改变值	可以引用，不可改变值
`const`对象	不允许	可以引用，不可改变值

指向对象的常指针

基本语法Time * const p = &t1和基本的常指针差不多；
只能指向同一个对象不能改变指针的指向；
意义是作为函数的形参，不允许在函数执行过程中改变指针变量，使其始终指向原来的对象；

指向常变量、对象的指针

①指向常变量的指针

如果一个变量已经被声明为常变量，只能用指向常变量的指针变量指向它，而不能用非const指针指向它；

 const char c[] = "boy";
 const char *p1 = c; // ok
 char *p2 = c; // err

const指针除了可以指向const变量，还可以指向非const变量，此时不能通过指针来改变变量的值；
如果函数的形参是指向非const变量的指针变量，实参只能使用指向非const变量的指针；更多形参和实参指针变量关系看下表；

形参	实参	合法否	改变指针所指向的变量的值
指向非`const`变量的指针	非`const`变量的地址	合法	可以
指向非`const`变量的指针	`const`变量的地址	不合法
指向`const`变量的指针	`const`变量的地址	合法	不可以
指向`const`变量的指针	非`const`变量的地址	合法	不可以

②指向常对象的指针

和指向常变量的指针类似，只能用指向常对象的指针变量指向它，不能用指向非const对象的指针指向它；
如果定义了一个指向常对象的指针变量，并指向了一个非const对象，则不能通过改指针变量来改变变量的值；

 Time t1(10, 10, 30);
 const Time *p = &t1;
 (*p).hour = 20;  //err

使用意义也是在形参上，希望调用函数的时候对象的值不被改变，就把形参指定为指向常对象的指针变量；

静态成员

①静态数据成员

静态数据成员在内存中只占一份空间(不是每一个对象都为它保留一份空间)，静态数据成员的值对所有对象都是一样的，如果改变它的值，在其他对象中也会改变；
静态数据成员只能在类体外进行初始化。如int Box::height = 10;，只在类体中声明静态数据成员时加上static，不必在初始化语句中加static。
不能在参数初始化列表中对静态数据成员进行初始化；

②静态成员函数

静态成员函数和普通函数最大的区别就在静态成员函数没有this指针，决定了静态成员函数与不能访问本类中的非静态成员。所以静态成员函数的作用就是用来访问静态数据成员；
但是普通成员函数(非静态)可以引用类中的静态数据成员；

友元

① 将普通函数声明为友元函数

这样这个普通函数就可以访问声明了友元函数的那个类的私有成员；

 #include <stdio.h>
 
 class Time{
     public:
         Time(int, int, int);
         friend void display(Time&); 
     private:
         int hour;
         int minute;
         int sec;
 };
 
 Time::Time(int h, int m, int s){ 
     hour = h;
     minute = m;
     sec = s;
 }
 
 //普通的友元函数
 void display(Time& t){ 
     printf("%d:%d:%d\n", t.hour, t.minute, t.sec);
 }
 
 int main(int argc, const char **argv)
 { 
     Time t(10, 10, 30);
     display(t);
     return 0;
 }

输出:

 10:10:30

② 将别的类中的成员函数声明为友元函数

 #include <stdio.h>
 
 class Date; //对Date类声明
 
 class Time{ 
     public:
         Time(int, int, int);
         void display(Date &); //要访问Date类的成员
     private:
         int hour;
         int minute;
         int sec;
 };
 
 Time::Time(int h, int m, int s){ 
     hour = h;
     minute = m;
     sec = s;
 }
 
 class Date{ 
     public:
         Date(int, int, int);
         friend void Time::display(Date &); //声明Time类中的display函数为本类的友元函数
     private:
         int month;
         int day;
         int year;
 };
 
 Date::Date(int m, int d, int y){ 
     month = m;
     day = d;
     year = y;
 }
 
 void Time::display(Date &d){ 
     printf("%d/%d/%d\n",d.month, d.day, d.year);
     printf("%d:%d:%d\n", hour, minute, sec);
 }
 
 int main(int argc, const char **argv)
 {
     Time t(10, 10, 30);
     Date d(12,25,2018);
     t.display(d);
     return 0;
 }

③ 友元类

在A类中声明B类是自己的友元类，这样B类就可以访问A的所有私有成员了。
但是要注意友元的关系是单向的而不是双向的。且友元的关系不能传递；
**

C++重载运算符

重载基本运算符

案例一: 重载+号来计算复数

 #include <stdio.h>
 
 
 class Complex{ 
     public:
         Complex(int a, int b):a(a),b(b){ }
         
         // 方法一.使用成员函数
         //不能写成返回& （引用)因为temp是局部的 ,函数调用完毕就会释放 
         Complex operator+ (const Complex &thr){
             Complex temp(a + thr.a, b + thr.b);
             return temp;
         }
 
         //　方法二.使用友元函数
         //friend Complex operator+ (const Complex &c1, const Complex &c2);
 
         // 打印
         void printC()
         { 
             printf("(%d,%di)\n",a,b);
         }
     private:
         int a; //实部
         int b; //虚部
 };
 
 //Complex operator+ (const Complex &c1, const Complex &c2){ //注意也不能返回局部的引用 
 //    return Complex(c1.a + c2.a, c1.b + c2.b);
 //}
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Complex c1(1,2);
     Complex c2(3,4);
     Complex c3 = c1 + c2;
     
     //下面的显示调用也是和上面等同的，但是一般不会这么写
     //Complex c3 = c1.operator+(c2); //成员函数 
     //Complex c3 = operator+(c1, c2); //友元函数
     c3.printC();
 }

输出:

 (4,6i)

案例二: 重载双目运算符

注意这个要返回的是引用，因为运算符支持连续的相加操作；
在成员函数中返回 this指针指向的内容，在友元函数中可以返回第一个参数的引用(不是局部变量的，所以可以返回)；

 #include <stdio.h>
 
 //重载 += 运算符
 class Complex{ 
     public:
         Complex(int a, int b):a(a), b(b){ }
 
         // 方法一:使用成员函数 
         // 注意这里和上一个不同，这里要返回引用
         //Complex& operator+= (const Complex &thr){ 
         //    this->a += thr.a;
         //    this->b += thr.b;
         //    return *this; //注意这里返回this指针指向的内容
         //}
 
         // 方法二: 使用友元函数
         friend Complex& operator+= (Complex& c1, const Complex& c2);
 
         void printC()
         { 
             printf("(%d,%di)\n", a, b);   
         }
     private:
         int a;
         int b;
 };
 
 //也要返回引用 因为要支持连续操作 类似(c1 += c2) += c3
 Complex& operator+= (Complex& c1, const Complex& c2){ 
     c1.a += c2.a;
     c1.b += c2.b;
     return c1;
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Complex c1(1,2);
     Complex c2(3,4);
     (c1 += c2) += c2;
     c1.printC();
     
     return 0;
 }

案例三: 重载单目运算符

 #include <stdio.h>
 
 
 class Complex{ 
     public:
         Complex(int a, int b):a(a),b(b){ }
 
         //重载 前置++
         Complex operator++ (){ 
             a++;
             b++;
             return *this;
         }
 
         // 重载后置++  需要使用一个占位符
         friend const Complex operator++ (Complex& c1, int);
         void printC()
         { 
             printf("(%d,%di)\n", a, b);
         }
     private:
         int a;
         int b;
     
 };
 
 //后置++
 const Complex operator++ (Complex& c1, int)
 { 
     Complex temp(c1.a, c1.b);
     c1.a++;
     c1.b++;
     return temp; 
 }
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Complex c(1,2);
     c++;
     c.printC();
     ++c;
     c.printC();
     return 0;
 }

输出:

 (2,3i)
 (3,4i)

重载`=`号操作符

这个重点是在当类中有指针的时候，就要注意堆中分配空间的问题，如果不是在初始化的时候使用的=操作符，就是代表的赋值，其中的指针不能使用浅拷贝；
需要我们重写=操作符，实现深拷贝。(就是不能让两个对象同时指向堆中的同一块内存，因为释放内存的时候不能释放两次)；

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 
 class Student{ 
     public:
         Student() {
             this->id = 0;
             this->name = NULL;
         }
         Student(int id, const char *name){ 
             this->id = id;
 
             int len = strlen(name);
             this->name = new char[len+1];
             strcpy(this->name, name);
         }
         Student(const Student& thr){  // 拷贝构造
             this->id = thr.id;
             //深拷贝
             int len = strlen(thr.name);
             this->name = new char[len+1];
             strcpy(this->name, thr.name);
         }
 
         //重载=号，防止 s2 = s1的时候内部的name直接指向堆中的同一个内容，析构时发生错误
         Student& operator= (const Student& thr){ 
             //1. 防止自身赋值
             if(this == &thr) //&是取地址 
                 return *this;
             //2. 将自身的空间回收
             if(this->name != NULL){ 
                 delete[] this->name;
                 this->name = NULL;
                 this->id = 0;
             }
 
             //3. 执行深拷贝
             this->id = thr.id;
             int len = strlen(thr.name);
             this->name = new char[len + 1];
             strcpy(this->name, thr.name);
 
             //4. 返回本身的对象
             return *this;
         }
         ~Student(){ 
             if(this->name != NULL){ 
                 delete[] this->name;
                 this->name = NULL;
                 this->id = 0;
             }
         }
         void printS(){ 
             printf("%s\n", name);
         }
     private:
         int id;
         char *name;
 };
 
 
 int main(int argc,const char **argv)
 {
     Student s1(1, "zhangsan");
     Student s2(s1); //拷贝构造
     Student s3 = s1; //这个调用的还是拷贝构造函数，不是=操作符，初始化的都是拷贝构造函数
     s1.printS();
     s2.printS();
     s3.printS();
     
 
     //但是这样就是调用的等号操作符
     Student s4;
     s4 = s1; //不是初始化的时候
     s4.printS();
     return 0;
 }

重载流插入运算符和流提取运算符

重载流插入运算符的基本格式: istream& operator>> (istream&, 自定义类&); ，也就是返回值和第一个参数必须是istream&类型；
重载流提取运算符的基本格式: ostream& operator<< (istream&, 自定义类&);，也就是返回值和第一个参数必须是ostream&类型；
注意: 重载这两个运算符的时候，只能将他们作为友元函数，不能作为成员函数。避免修改 c++的标准库。

案例:

 #include <stdio.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 class Complex{ 
     public:
         friend ostream& operator<< (ostream&, Complex&);
         friend istream& operator>> (istream&, Complex&);
     private:
         int a;
         int b;
 };
 
 ostream& operator<< (ostream& os, Complex& c)
 { 
     os<<"("<<c.a<<","<<c.b<<"i)"<<endl;
     return os;//返回stream对象就可以连续向输出流插入信息
 }
 
 istream& operator>> (istream& is, Complex& c)
 { 
     cout<<"a:";
     is>>c.a;
     cout<<"b:";
     is>>c.b;
     return is;
 }
 
 int main(int argc, char const **)
 { 
     Complex c;
     cin>>c;
     cout<<c;
     return 0;
 }

综合案例-矩阵加法以及输入输出

 #include <stdio.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 const int N = 2;
 const int M = 3;
 
 class Matrix{ 
     public:
         Matrix();
         friend Matrix operator+(Matrix&, Matrix&);
         //千万注意: 只能将"<<"和">>"定义为友元函数，不能作为成员函数
         friend ostream& operator<<(ostream&, Matrix&);
         friend istream& operator>>(istream&, Matrix&); 
     private:
         int mat[N][M];
 };
 
 Matrix::Matrix(){ 
     for(int i = 0; i < N; i++){ 
         for(int j = 0; j < M; j++){ 
             mat[i][j] = 0;
         }
     }
 }
 
 //注意返回局部变量对象，不能返回引用
 Matrix operator+ (Matrix& a, Matrix& b){ 
     Matrix c;
     for(int i = 0; i < N; i++){ 
         for(int j = 0; j < M; j++){ 
             c.mat[i][j] = a.mat[i][j] + b.mat[i][j];
         }
     }
     return c;
 }
 
 ostream& operator<<(ostream& os, Matrix& m){ 
     for(int i = 0; i < N; i++){ 
         for(int j = 0; j < M; j++){ 
             os<<m.mat[i][j]<<" ";
         }
         os<<endl;
     }
 }
 
 istream& operator>>(istream& is, Matrix& m){ 
     for(int i = 0; i < N; i++){ 
         for(int j = 0; j < M; j++){ 
             is>>m.mat[i][j];
          }
     }
     return is;
 }
 
 int main(int argc, const char **argv)
 {
     Matrix matrix1,matrix2;
     cin>>matrix1;
     cin>>matrix2;
     Matrix matrix3 = matrix1 + matrix2;
     cout<<matrix3<<endl;
     return 0;
 }

运行结果:

函数模板、类模板

函数模板基本语法: template <typename T>；
类模板基本语法: template <class T>，注意函数声明在外面的时候也要在函数的上面写上这个语句；
函数模板实际上是建立一个通用函数，其函数类型和形参类型不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。这个通用函数就成为函数模板；
注意: ①函数模板不允许自动类型转化；②普通函数能够自动进行类型转化；
<函数模板和普通函数在一起调用规则：① 函数模板可以想普通函数那样可以被重载；②C++编译器优先考虑普通函数；
类模板中的 static关键字: ①从类模板实例化的每一个模板类有自己的类模板数据成员，该模板的所有对象共享一个 statci数据成员②每个模板类有自己类模板的static数据成员的副本；

测试程序:

 #include <stdio.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 template<typename T>
 void swap1(T& a, T& b){
     T t = a;
     a = b;
     b = t;
 }
 
 template<class T, class R>
 class Complex{ 
     public:
         Complex(T a, R b):a(a),b(b){ }
         //方法一: 下面的printC函数是在类内实现
         //void printC()
         //{
         //    cout<<"("<<a<<","<<b<<"i)"<<endl;
         //}
         
         //方法二: 在类外实现要声明
         void printC();
 
         //方法三: 重载+友元函数 最好作为内部，外部有点麻烦
         friend ostream& operator<< (ostream& os, Complex<T,R>& c){ 
             os<<"("<<c.a<<","<<c.b<<"i)"<<endl;
             return os;
         }
     private:
         T a;
         R b;
 };
 
 //在类外实现,必须要加上函数模板
 template<class T,class R>
 void Complex<T,R>::printC()
 { 
     cout<<"("<<a<<","<<b<<"i)"<<endl;
 }
 
 int main(int argc, const char **argv)
 { 
     int a = 10, b = 20;
     swap1<int>(a,b);//显示的调用
     //自动类型推导
     //swap1(a, b);
     printf("a = %d,b = %d\n", a, b);
 
     printf("-------类模板-------\n");
     Complex<double, double>c1(2.2, 3.3);
     c1.printC();
 
     Complex<int, double>c2(4, 5.5);
     cout<<c2<<endl;
     return 0;
 }

输出:

 a = 20,b = 10
 -------类模板-------
 (2.2,3.3i)
 (4,5.5i)

案例-简单实现的Vector类模板中的`push_back`

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 template<class T>
 class MyArray{ 
     public:
         MyArray(int capacity){ //构造函数
             this->capacity = capacity;
             this->size = 0;
             this->p = new T[this->capacity];
         }
         MyArray<T>(const MyArray<T>& thr){ //拷贝构造
             this->size = thr.size;
             this->capacity = thr.capacity;
             this->p = new T[this->capacity];
             for(int i = 0; i < this->size; i++){  
                 this->p[i] = thr.p[i];
             }
         }
 
         //重载=号
         MyArray<T>& operator= (const MyArray<T>& thr){ 
              //1. 防止自身赋值
              if(this == &thr){ 
                 return *this;
              }
              //2. 删除原来的
             if(p != NULL){ 
                 delete[] this->p;
                 this->p = NULL;
             }
 
             this->size = thr.size;
             this->capacity = thr.capacity;
             this->p = new T[this->capacity];
             for(int i = 0; i < this->size; i++){ 
                 this->p[i] = thr.p[i];
             }
             return *this;
         }
 
 
         //重载[]运算符: 提取元素
         T& operator[](int index){ 
             return this->p[index];
         }
 
         void pushBack(T& ele){ 
             if(size == capacity){ 
                 return;
             }
             // 调用的是 = 号运算符，如果成员是指针，要注意深拷贝问题
             p[size++] = ele;
         }
         //搞定插入常量(右值)的引用问题(C++11特性)
         void pushBack(T&& ele){ 
             if(size == capacity){ 
                 return;
             }
             // 调用的是 = 号运算符，如果成员是指针，要注意深拷贝问题
             p[size++] = ele;
         }
 
         ~MyArray(){ 
             if(this->p != NULL){ 
                 delete[] this->p;
             }
         }
         
         int getSize(){ 
             return this->size;
         }
     private:
         int capacity;//容量
         int size; //当前数组元素
         T *p; //数组首地址
 };
 
 
 int main(int argc, const char **argv)
 { 
     MyArray<int>array(20); 
     int a = 10, b = 20;
     array.pushBack(a);
     array.pushBack(b);
 
     array.pushBack(30);
 
     for(int i = 0; i < array.getSize(); i++){ 
         cout<<array[i]<<endl;
     }
     return 0;
 }

输出:

 10
 20
 30

文件操作

输入输出流　

C++输入输出包含以下三个方面的内容：

对系统指定的标准设备的输入和输出。即从键盘输入数据，输出到显示器屏幕。这种输入输出称为标准的输入输出，简称<font color = blue>标准 I /O。
以外存磁盘文件为对象进行输入和输出，即从磁盘文件输入数据，数据输出到磁盘文件。以外存文件为对象的输入输出称为文件的输入输出，简称<font color = blue>文件 I /O。
对内存中指定的空间进行输入和输出。通常指定一个字符数组作为存储空间( 实际上可以利用该空间存储任何信息) 。这种输入和输出称为字符串输入输出，简称<font color = blue>串 I /O。

缓冲区的概念:

要注意；
读和写是站在应用程序的角度来看的；

标准输入流对象 cin，重点函数:

 cin.get() // 一次只能读取一个字符
 cin.get(一个参数) // 读 一个字符
 cin.get(两个参数) // 可以读字符串
 cin.getline()
 cin.ignore()
 cin.peek()
 cin.putback()

测试cin.get()、cin.getline()的简单使用:

 #include <iostream>
 #include <iomanip>
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     char ch;
     //while( (ch = cin.get()) != EOF)
     //    cout << ch << endl;
     //char ch;  cin.get(ch); //same as above
     char buf[256] = { 0 };
     cin.get(buf, 256); //　两个参数,从缓冲区读取一个字符串指定长度
     cout << buf;
     cin.get(buf, 256, '\n'); //三个参数,指定终止的字符
     cout << buf;
     cin.getline(buf, 256);  //读取一行数据，不读换行符
     cout << buf;
     return 0;
 }

测试cin.ignore()使用:

 #include <iostream>
 
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     char ch;
     cin.get(ch);    //从缓冲区要数据 阻塞
     cout << ch << endl;
     cin.ignore(1); //忽略当前字符 从缓冲区取走了
     cin.get(ch);
     cout << ch << endl;
     return 0;
 }

运行效果: [img]https://picsur.cloud.fairies.ltd/i/34f295a1-9e86-4a99-b6ff-e2c0387fa43f.webp[/img]

测试cin.peek()函数的使用:

 #include <iostream>
 
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const** argv)
 { 
     cout << "请输入数组或者字符串:" << endl;
     char ch;
     ch = cin.peek(); //偷窥一下缓冲区，并不会取走, 返回第一个字符
     if (ch >= '0' && ch <= '9'){
         int number;
         cin >> number; // 从缓冲区读取这个数字
         cout << "您输入的是数字:" << number << endl;
     }
     else{
         char buf[256] = { 0 };
         cin >> buf; // 从缓冲区读取这个字符串
         cout << "您输入的是字符串:" << buf << endl;
     }
     return 0;
 }

运行结果：　

测试cin.putback()函数的使用:

 #include <iostream>
 
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     cout << "请输入字符串或者数字:" << endl;
     char ch;
     cin.get(ch); //从缓冲区取走一个字符
     if (ch >= '0' && ch <= '9'){
         cin.putback(ch); //ch放回到缓冲区
         int number;
         cin >> number;
         cout << "您输入的是数字:" << number << endl;
     }else{
         cin.putback(ch);// 将字符放回缓冲区
         char buf[256] = { 0 };
         cin >> buf;
         cout << "您输入的是字符串: " << buf << endl;
     }
     return 0;
 }

效果和测试cin.peek()函数的一样。

标准输出流对象 cout，重点函数:

 cout.flush() // 刷新缓冲区
 cout.put() // 向缓冲区写字符
 cout.write() // 二进制流的输出
 cout.width() // 输出格式控制
 cout.fill()
 cout.setf(标记)

cout比较简单不做案例演示。

文件读写

输入输出是以系统指定的标准设备（输入设备为键盘，输出设备为显示器）为对象的。在实际应用中，常以磁盘文件作为对象。即从磁盘文件读取数据，将数据输出到磁盘文件。和文件有关系的输入输出类主要在 fstream.h 这个头文件中被定义，在这个头文件中主要被定义了三个类，由这三个类控制对文件的各种输入输出操作，他们分别是 ifstream、 ofstream。

由于文件设备并不像显示器屏幕与键盘那样是标准默认设备，所以它在 fstream.h 头文件中是没有像 cout 那样预先定义的全局对象，所以我们必须自己定义一个该类的对象。 ifstream 类，它是从 istream 类派生的，用来支持从磁盘文件的输入。ofstream 类，它是从ostream类派生的，用来支持向磁盘文件的输出。 fstream 类，它是从iostream类派生的，用来支持对磁盘文件的输入输出。

所谓打开( open)文件是一种形象的说法，如同打开房门就可以进入房间活动一样。打开文件是指在文件读写之前做必要的准备工作，包括：

为文件流对象和指定的磁盘文件建立关联，以便使文件流向指定的磁盘文件。
指定文件的工作方式，如，该文件是作为输入文件还是输出文件，是 ASCII 文件还是二进制文件等。

以上工作可以通过两种不同的方法实现。

 #include <iostream>
 #include <fstream> //文件读写的头文件
 
 using namespace std;
 
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     const char* srcName = "src.txt";
     const char* destName = "dest.txt";
     ifstream is(srcName, ios::in); //只读方式打开
     ofstream os(destName, ios::out | ios::app); // app表示是追加
     if(!is){ 
         cout << "打开文件失败!" << endl;
         return -1;
     }
     char ch;
     while(is.get(ch)){ 
         cout << ch;
         os.put(ch); // 输出到os指向的文件
     }
     is.close();
     os.close();
     return 0;
 }

演示结果:

测试按照二进制方式写入和读取:

 #include <iostream>
 #include <fstream>
 using namespace std;
 
 class Person{ 
 public:
     int age;
     int id;
     Person(){ }
     Person(int age, int id):age(age), id(id){ }
     void show()
     { 
         cout << "age: " << age << ", id: " << id << endl;
     }
 };
 
 #if 0
 int main(int argc, char const **argv)
 { 
     Person p1(10, 20), p2(30, 40);
     const char *destFile = "dest.txt";
     ofstream os(destFile, ios::out | ios::binary); // 二进制方式写入
     os.write((char*)&p1, sizeof(Person));
     os.write((char*)&p2, sizeof(Person));
     os.close();
     return 0;
 }
 #endif
 
 int main(int argc, char const** argv)
 { 
     const char *destFile = "dest.txt";
     ifstream is(destFile, ios::in | ios::binary);
     Person p1, p2;
     is.read((char*)&p1, sizeof(Person));
     is.read((char*)&p2, sizeof(Person));
     p1.show();
     p2.show();
     return 0;
 }

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