目錄

• C++ 基礎(chǔ)（一）
• C++面向?qū)ο蠡A(chǔ)（二）

一欧芽、類

C++ 中可以使用 struct飞傀、class 來(lái)定義一個(gè)類氢哮。struct 的默認(rèn)成員權(quán)限是 public袋毙，class 的默認(rèn)成員權(quán)限是 private。除此之外冗尤，二者基本無(wú)差別听盖。struct 中同樣可以存在成員函數(shù)。

struct Person {
    //private:
    // 成員變量
    int age;
    // 成員函數(shù)
    void run() {
        cout << " age is " <<this -> age << endl;
    }
}

不同于OC裂七，C++ 中的對(duì)象既可以存在棧區(qū)皆看，也可以存在堆區(qū)。存在于棻沉悖空間的對(duì)象稱為自動(dòng) (auto) 變量腰吟。

    // 在棧空間分配內(nèi)存給person對(duì)象
    // 這個(gè)person對(duì)象的內(nèi)存會(huì)自動(dòng)回收徙瓶，不用開(kāi)發(fā)人員去管理
    Person person;//調(diào)用此行代碼毛雇，此時(shí)已經(jīng)初始化完畢
    person.age = 20;
    person.run();

二、對(duì)象的內(nèi)存布局和 this

    Person person;
    person.age = 20;
    person.run();
    cout << sizeof(person) << endl;

上述代碼打印結(jié)果為 4 侦镇，4 僅表示成員變量所占據(jù)的內(nèi)存空間灵疮。成員函數(shù)不存在對(duì)象內(nèi)存空間中，原因在于成員函數(shù)是不同對(duì)象公共使用的壳繁，如果每個(gè)對(duì)象的內(nèi)存空間都拷貝一份會(huì)造成不必要的浪費(fèi)震捣。實(shí)際情況荔棉，對(duì)象在調(diào)用成員函數(shù)的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)傳入當(dāng)前對(duì)象的內(nèi)存地址蒿赢，也即 this 江耀，this 是指向當(dāng)前對(duì)象的指針。注意不能使用this.age 訪問(wèn)成員變量诉植，this 是指針祥国，必須使用 this -> age 形式。這點(diǎn)可以結(jié)合匯編知識(shí)猜測(cè)到晾腔，因?yàn)榛炀幋a中函數(shù)的調(diào)用形式為call + 函數(shù)地址舌稀。

// 成員函數(shù)
void run() {
    //編譯器允許省略 this ->
     cout << "age is " << this -> age << endl;
}

注意：C++ 中不存在方法緩存一說(shuō)，OC 中之所以存在方法緩存主要是因?yàn)橛蓄悓?duì)象的存在灼擂。

三壁查、堆空間（申請(qǐng)、釋放剔应、清零）

堆空間的申請(qǐng)和釋放可以通過(guò)以下兩種形式：

• malloc | free
• new | delete

int size = sizeof(int);
// 申請(qǐng)4個(gè)字節(jié)的堆空間內(nèi)存
int *p = (int*)malloc(size);
// 從p開(kāi)始的4個(gè)字節(jié), 每個(gè)字節(jié)都存放0
memset(p, 0, size);
//將10放到內(nèi)存空間中
*p = 10;

//申請(qǐng)4個(gè)字節(jié)空間睡腿，內(nèi)部存放 char 類型
*char *p = (char *)malloc(4);
*p = 1;
*(p + 1) = 2;
*(p + 2) = 3;
*(p + 3) = 4;

// 沒(méi)有初始化
int *p1 = new int;
// 初始化為0
int *p2 = new int();
// 初始化為5
int *p3 = new int(5);
// 沒(méi)有初始化
int *p4 = new int[3];
// 全部元素初始化為0
int *p5 = new int[3]();
// 全部元素初始化為0
int *p6 = new int[3]{};
// 首元素初始化為5，其他元素初始化為0
int *p7 = new int[3]{ 5 };delete p1;

struct Person {
    int m_age;
};
// 堆空間
Person *p = new Person();
p->m_age = 20;
delete p;

四峻贮、對(duì)象的內(nèi)存位置（全局席怪、棧、堆）

C++ 中的對(duì)象可以存在全局區(qū)纤控、椆夷恚空間或堆空間。

struct Person {
    int m_age;
};
// 全局區(qū)
Person g_person;
int main() {
    // 棿颍空間
    Person person;
    // 堆空間刻撒，相比于malloc、free耿导，更推薦此種方式
    Person *p = new Person();
    p->m_age = 20;
    delete p;

         // 堆空間
         Person *p2 = (Person *) malloc(sizeof(Person));
    free(p2);
    return 0;
}

五声怔、構(gòu)造函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)，也叫構(gòu)造器舱呻，在對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用醋火。主要有以下特點(diǎn)：

• 函數(shù)名與類同名，無(wú)返回值(void都不能寫)狮荔，可以有參數(shù)胎撇，可以重載介粘，可以有多個(gè)構(gòu)造函數(shù)殖氏。
• 注意一旦自定義了構(gòu)造函數(shù)，必須用其中一個(gè)自定義的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化對(duì)象姻采。
• 通過(guò) malloc 創(chuàng)建的對(duì)象不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)雅采，所以一般建議使用 new 創(chuàng)建對(duì)象。
• 要聲明為 public ，才能被外界正常使用婚瓜。

struct Person {
    int m_age;
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
        // this->m_age = 0;
        memset(this, 0, sizeof(Person));
    }
    Person(int age) {
        cout << "Person(int age)" << endl;
        this->m_age = age;
    }
};

int main() {
    // 棻模空間
    Person person1; //調(diào)用Person()
    Person person2(); //不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，這個(gè)只是函數(shù)聲明巴刻，函數(shù)名叫person2愚铡，無(wú)參，返回值類型是Person
    Person person3(20);//調(diào)用Person(int age)
    // 堆空間
    Person *p1 = new Person; //調(diào)用Person()
    Person *p2 = new Person(); //調(diào)用Person()
    Person *p3 = new Person(30); //調(diào)用Person(int age)
    return 0;
}

六胡陪、成員變量初始化方式

變量的初始化有兩種形式沥寥，一種是在構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)，另一種是在沒(méi)有構(gòu)造函數(shù)的情況下 new 創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候添加小括號(hào)柠座。

方式一：

struct Person {
    int m_age;
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
        //以下兩種形式都可以初始化成員變量邑雅，更推薦第二種。
        // this->m_age = 0;
        memset(this, 0, sizeof(Person));
    }
};

方式二：

// 全局區(qū)（成員變量初始化為0）
Person g_person;
int main() {
    // 椔杈空間（成員變量沒(méi)有初始化）
    Person person;
    // 堆空間
    Person *p1 = new Person; // 成員變量沒(méi)有初始化
    Person *p2 = new Person(); // 成員變量有初始化
    return 0;
}

七淮野、析構(gòu)函數(shù)(Destructor)

析構(gòu)函數(shù)，也叫析構(gòu)器吹泡，在對(duì)象銷毀的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用骤星。有以下特點(diǎn)：

• 函數(shù)名以~開(kāi)頭，與類同名爆哑，無(wú)返回值(void都不能寫)妈踊，無(wú)參，不可以重載泪漂，有且只有一個(gè)析構(gòu)函數(shù)廊营。
• 通過(guò)malloc分配的對(duì)象free的時(shí)候不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。
• 和構(gòu)造函數(shù)一樣萝勤，要聲明為 public 露筒，才能被外界正常使用。

class Person {
    int m_age;
public:
    // 對(duì)象創(chuàng)建完畢的時(shí)候調(diào)用
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
        this->m_age = 0;
    }
    Person(int age) {
        cout << "Person(int age)" << endl;
        this->m_age = age;
    }
    // 對(duì)象銷毀(內(nèi)存被回收)的時(shí)候調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
    ~Person() {
        cout << "~Person()" << endl;
    }
};

八敌卓、對(duì)象內(nèi)部?jī)?nèi)存管理(對(duì)象的成員變量為對(duì)象)

當(dāng)對(duì)象內(nèi)部的成員變量為對(duì)象時(shí)慎式，對(duì)象銷毀的時(shí)候，成員變量對(duì)象也會(huì)被銷毀趟径。但當(dāng)對(duì)象內(nèi)部的成員變量為對(duì)象指針時(shí)瘪吏，可以在對(duì)象內(nèi)部申請(qǐng)堆空間，并由對(duì)象內(nèi)部回收堆空間蜗巧。

struct Car {
    int m_price;
    Car() {
        cout << "Car()" << endl;
    }
    ~Car() {
        cout << "~Car()" << endl;
    }
};

成員變量為對(duì)象時(shí)掌眠，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都無(wú)需做額外處理：

struct Person {
    int m_age; 
    Car m_car; 
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
    }
    ~Person() {
        cout << "~Person()" << endl;
    }
};

成員變量為對(duì)象指針時(shí)，構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都要做處理：

struct Person {
    int m_age; //4
    Car *m_car; //4
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
         this->m_car = new Car();
                 //注意不能這樣寫幕屹，因?yàn)榇藭r(shí)Car對(duì)象在棧區(qū)蓝丙，出了構(gòu)造函數(shù)棧區(qū)被回收级遭，此時(shí)指針指向棧區(qū)很危險(xiǎn)腻贰。
        /*Car car;
        this->m_car = &car;*/
    }
    // 內(nèi)存回收使鹅、清理工作(回收Person對(duì)象內(nèi)部申請(qǐng)的堆空間)
    ~Person() {
        cout << "~Person()" << endl;
        delete this->m_car;
    }
};

使用：

Person *p = new Person();
delete p;

九、方法聲明和實(shí)現(xiàn)分離

Person.h 文件中的聲明：

class Person {
    int m_age;
public:
    Person();
    ~Person();
    void setAge(int age);
    int getAge();
};

Person.cpp 文件中的實(shí)現(xiàn)：

Person::Person() {
    cout << "Person()" << endl;
}
Person::~Person() {
    cout << "~Person()" << endl;
}
void Person::setAge(int age) {
    this->m_age = age;
}
int Person::getAge() {
    return this->m_age;
}

十埃脏、命名空間

命名空間主要用于避免命名沖突鸥跟。Java 中的命名空間是所謂的 package丢郊，OC 中沒(méi)有命名空間，一般可以用類前綴作區(qū)分医咨。

namespace ZW {
    class Car {
    public:
        Car();
        ~Car();
    };
}
int main() {
    ZW::Car car;
    return 0;
}

命名空間可以嵌套蚂夕。

namespace AA {
    namespace BB {
        int g_no;
        class Person {

        };
        void test() {

        }
    }
}

int main() {
    using namespace AA;
    BB::g_no = 30;

    using namespace AA::BB;
    g_no = 10;
    return 0;
}

十一、繼承以及內(nèi)存布局

OC 中所有的對(duì)象都繼承自 NSObject腋逆，Java 中所有的對(duì)象都繼承自 java.lang.object 婿牍。但 C++ 不同于 OC 和 Java，C++ 沒(méi)有最終的基類惩歉。

struct Person {
    int m_age;
};
struct Student : Person {
    int m_no;
};
struct GoodStudent : Student {
    int m_money;
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    Person person;// 4
    Student stu;// 8
    GoodStudent gs;// 12
    gs.m_age = 20;
    gs.m_no = 1;
    gs.m_money = 666;
    cout << sizeof(Person) << endl;//4
    cout << sizeof(Student) << endl;//8
    cout << sizeof(GoodStudent) << endl;//12
    return 0;
}

下圖是 GoodStudent 的內(nèi)存布局等脂。其中，父類的成員變量在前撑蚌，子類的成員變量在后上遥。

十二、初始化列表和默認(rèn)參數(shù)

初始化列表

初始化列表一種便捷的初始化成員變量的方式争涌，只能用在構(gòu)造函數(shù)中粉楚，初始化順序只跟成員變量的聲明順序有關(guān)。下面代碼段中注釋的代碼可以用一種更簡(jiǎn)潔的方式表達(dá)亮垫。

struct Person {
    int m_age;
    int m_height;
    Person(int age, int height) :m_age(age), m_height(height) {
        
    }
    /*Person(int age, int height) {
        cout << "Person(int age, int height) " << this << endl;
        this->m_age = age;
        this->m_height = height;
    }*/

默認(rèn)參數(shù)

默認(rèn)參數(shù)只能寫在函數(shù)的聲明中模软，構(gòu)造函數(shù)的初始化列表只能寫在實(shí)現(xiàn)中。

//類聲明
class Person {
    int m_age;
    int m_height;
public:
    // 默認(rèn)參數(shù)只能寫在函數(shù)的聲明中
    Person(int age = 0, int height = 0);
};
//實(shí)現(xiàn)
// 構(gòu)造函數(shù)的初始化列表只能寫在實(shí)現(xiàn)中
Person::Person(int age, int height) :m_age(age), m_height(height) {

}
int main() {
    Person person;
    Person person2(10);
    Person person3(20, 180);
    return 0;
}

十三饮潦、父類的構(gòu)造函數(shù)

• 1燃异、子類的構(gòu)造函數(shù)默認(rèn)會(huì)調(diào)用父類的無(wú)參構(gòu)造函數(shù)。父類的構(gòu)造函數(shù)先于子類的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用继蜡。
• 2回俐、如果子類的構(gòu)造函數(shù)顯式地調(diào)用了父類的有參構(gòu)造函數(shù)，就不會(huì)再去默認(rèn)調(diào)用父類的無(wú)參構(gòu)造函數(shù)稀并。
• 3仅颇、如果父類沒(méi)有無(wú)參構(gòu)造函數(shù)，子類的構(gòu)造函數(shù)必須顯式調(diào)用父類的有參構(gòu)造函數(shù)碘举。

class Person {
    int m_age;
public:
    Person(int age) :m_age(age) {
        cout << "Person(int age)" << endl;
    }
};
class Student : public Person {
    int m_score;
public:
    Student() :Person(0) {

    }
};

十四忘瓦、虛函數(shù)

虛函數(shù)是被 virtual 修飾的成員函數(shù)，C++中的多態(tài)通過(guò)虛函數(shù)(virtual function)來(lái)實(shí)現(xiàn)殴俱，只要在父類中聲明為虛函數(shù)政冻，子類中重寫的函數(shù)也自動(dòng)變?yōu)樘摵瘮?shù)枚抵。C++ 中的多態(tài)不像 OC 那樣智能线欲，如果不使用 virtual 關(guān)鍵字明场，方法調(diào)用者只會(huì)根據(jù)指針類型去尋找方法并調(diào)用，而不是根據(jù)對(duì)象類型去尋找方法李丰。所以 C++ 若想實(shí)現(xiàn)多態(tài)苦锨，一般要借助 virtual 關(guān)鍵字。

class Animal {
public:
    int m_age;
    virtual void speak() {
        cout << "Animal::speak()" << endl;
    }
    virtual void run() {
        cout << "Animal::run()" << endl;
    }
};

class Cat : public Animal {
public:
    int m_life;
    Cat() :m_life(0) {}
    void speak() {
        cout << "Cat::speak()" << endl;
    }
    void run() {
        cout << "Cat::run()" << endl;
    }
};

Animal *cat1 = new Cat();
cat1->speak();
cat1->run();

十六趴泌、虛表

虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是虛表（也稱為虛函數(shù)表）舟舒，虛表里面存儲(chǔ)著最終需要調(diào)用的虛函數(shù)地址。

在沒(méi)有虛函數(shù)的情況下嗜憔，對(duì)象的內(nèi)存空間為成員變量占據(jù)的空間大小秃励。virtual 關(guān)鍵字修飾之后，對(duì)象內(nèi)存會(huì)增加 4 個(gè)字節(jié)吉捶，主要用于存儲(chǔ)虛表地址夺鲜，虛表內(nèi)存中存儲(chǔ)著虛函數(shù)地址（如果子類沒(méi)有重寫父類虛函數(shù)，虛表中存儲(chǔ)父類的虛函數(shù)地址）呐舔。如果對(duì)象內(nèi)存中存在虛表地址币励，會(huì)優(yōu)先調(diào)用根據(jù)虛表中的函數(shù)地址調(diào)用對(duì)應(yīng)的函數(shù)，以保證調(diào)用對(duì)應(yīng)類型對(duì)象的方法珊拼；如果不存在虛表食呻，就只能依據(jù)編譯器特性根據(jù)指針類型對(duì)調(diào)用對(duì)應(yīng)的方法。注意：每創(chuàng)建一個(gè) Cat 對(duì)象內(nèi)部都包含虛表地址澎现，但是這些 Cat 對(duì)象的虛表地址指向同一張?zhí)摫韮?nèi)存空間仅胞。

虛表內(nèi)存布局

十七、純虛函數(shù)

純虛函數(shù)是指沒(méi)有函數(shù)實(shí)現(xiàn)且初始化為 0 的虛函數(shù)剑辫，主要用來(lái)定義接口規(guī)范饼问。純虛函數(shù)對(duì)應(yīng)的類也被稱為抽象類，抽象類不可以實(shí)例化揭斧，只有被繼承使用才有意義莱革。抽象類也可以包含非純虛函數(shù)，如果父類是抽象類讹开，子類沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)純虛函數(shù)盅视，那么這個(gè)子類依然是抽象類。

//這是一個(gè)純虛函數(shù)對(duì)應(yīng)的類旦万，它是一個(gè)抽象類闹击，不能直接拿來(lái)初始化。
class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0;//純虛函數(shù)
    virtual void run() = 0;//純虛函數(shù)
        void test{

        }
};
class Cat : public Animal {
public:
    void run() {
    }
};

十八成艘、多繼承

C++ 允許一個(gè)類可以有多個(gè)父類赏半，但一般不建議使用贺归，因?yàn)闀?huì)增加程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

class Student {
public:
    int m_score;
    void study() {
        cout << "Student::study() - score = " << m_score << endl;
    }
    void eat() {
        cout << "Student::eat()" << endl;
    }
};

class Worker {
public:
    int m_salary;
    void work() {
        cout << "Worker::work() - salary = " << m_salary << endl;
    }
    void eat() {
        cout << "Worker::eat()" << endl;
    }
};

class Undergraduate : public Student, public Worker {
public:
    int m_grade;
    void play() {
        cout << "Undergraduate::play() - grade = " << m_grade << endl;
    }
    void eat() {
        cout << "Undergraduate::eat()" << endl;
    }
};

多繼承同名函數(shù)問(wèn)題

多繼承的同名函數(shù)主要通過(guò)命名空間來(lái)做區(qū)分断箫。

    Undergraduate ug;
    ug.eat();
    ug.Worker::eat();
    ug.Student::eat();

十九拂酣、菱形繼承和虛繼承

菱形繼承

class Person {
public:
    int m_age;
};
class Student : public Person {
public:
    int m_score;
};
class Worker : public Person {
public:
    int m_salary;
};
class Undergraduate : public Student, public Worker {
public:
    int m_grade;
};

菱形繼承中最底部子類從基類繼承的成員變量冗余、重復(fù)仲义，所以最底部子類無(wú)法訪問(wèn)基類的成員婶熬，有二義性。即Undergraduate 對(duì)象無(wú)法訪問(wèn)基類 Person 的成員變量 m_age 埃撵。

虛繼承

虛繼承可以用來(lái)解決菱形繼承問(wèn)題赵颅。

class Student : virtual public Person {
public:
    int m_score;
};
class Worker : virtual public Person {
public:
    int m_salary;
};

二十、static

靜態(tài)成員變量

被 static 修飾的成員變量稱為靜態(tài)成員變量暂刘，可以通過(guò)對(duì)象(對(duì)象.靜態(tài)成員)饺谬、對(duì)象指針(對(duì)象指針->靜態(tài)成員)、類訪問(wèn)(類名::靜態(tài)成員)谣拣。存儲(chǔ)在全局區(qū)募寨，類似于全局變量，整個(gè)程序運(yùn)行過(guò)程中只有一份內(nèi)存芝发。同全局變量最大的區(qū)別在于绪商，靜態(tài)成員變量限制了作用域，僅相關(guān)類可以直接使用辅鲸。使用時(shí)需注意必須初始化格郁，且必須在類外面初始化。

class Person {
public:
    static int ms_count;
};

//必須在類外面初始化
int Person::ms_count = 0;

int main() {
    Person::ms_count = 20;
    return 0;
}

靜態(tài)成員函數(shù)

被 static 修飾的成員函數(shù)稱為靜態(tài)成員函數(shù)独悴，存在于代碼區(qū)例书。內(nèi)部不能使用 this 指針，this 指針只能用在非靜態(tài)成員函數(shù)內(nèi)部刻炒。內(nèi)部不能訪問(wèn)非靜態(tài)成員變量\函數(shù)决采，只能訪問(wèn)靜態(tài)成員變量\函數(shù)。不能是虛函數(shù)坟奥，虛函數(shù)只能是非靜態(tài)成員函數(shù)树瞭。

class Car {
public:
    static int m_price;
    static void run() {
        cout << "run()" << endl;

    }
};

靜態(tài)成員應(yīng)用（單例）

class Rocket {
public:
    // C++：靜態(tài)成員函數(shù)
    // Java、OC：類方法
        //提供一個(gè)公共的返回單例對(duì)象的靜態(tài)成員函數(shù)
    static Rocket * sharedRocket() {
        // API p_thread
        if (ms_rocket == NULL) {
            ms_rocket = new Rocket();
        }
        return ms_rocket;
    }
    static void deleteRocket() {
        static Rocket *ms_rocket;
        if (ms_rocket == NULL) return;
        delete ms_rocket;
        ms_rocket = NULL;
    }
private:
       //使用 static 保證只有一個(gè)爱谁，私有化禁止外部訪問(wèn)
        static Rocket *ms_rocket;
        //禁止外部創(chuàng)建
    Rocket() {
        cout << "Rocket()" << endl;
    }
    ~Rocket() {
        cout << "~Rocket()" << endl;
    }
};

Rocket *Rocket::ms_rocket = NULL;

int main() {
    Rocket *p1 = Rocket::sharedRocket();
    // ......
    Rocket::deleteRocket();
    return 0;
}