本阶段主要针对C++面向对象编程技术
1. 内存分区模型
C++程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域：
代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
栈区：由编译器自动分配和释放，存放函数的参数值，局部变量等
堆区：由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
内存四区的意义：不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期，给予更大的灵活编程
1.1 程序运行前
在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域：
代码区：
存放CPU执行的机器指令（二进制）
代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可（避免资源浪费）
代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令
全局区：
全局变量和静态变量存放在此
全局区还包含了常量区，字符串常量和const修饰的全局变量（即全局常量）也存放在此（const修饰的局部变量，即局部常量，是和局部变量放在一块）
该区域的数据在程序结束后由操作系统释放
总结：
• C++中在程序运行前分为代码区和全局区
• 代码区的特点是共享和只读
• 全局区中存放全局变量，静态变量，常量
• 常量区中存放了字符串常量和const修饰的全局变量
• 局部变量和const修饰的局部变量不在全局区（在栈区）
1.2 程序运行后
栈区：
由编译器自动分配释放，存放函数的形参、局部变量等
注：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放
堆区：
由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由操作系统回收
在C++中主要利用new关键字在堆区开辟内存
总结：
• 堆区数据由管理员开辟和释放
• 堆区（自由存储区）数据利用new关键字进行开辟内存
1.3 new操作符
C++中利用new操作符在堆区开辟数据
堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符delete
语法：new 数据类型
new 数据类型 告诉程序需要适合存储该数据类型的内存，然后它找到这样的内存，并返回其地址
1.4 delete运算符
使用delete时，后面要加上指向new分配的内存块的指针（即用于new的地址）
对空指针使用delete是安全的
注意：一定要配对的使用new和delete，否则将发生内存泄漏。
总结：
使用new和delete应遵守的规则有（ C++ Primer Plus P87）：
• 不要用delete来释放不是new分配的内存
• 不要使用delete释放同一个内存块两次
• 如果使用new[ ]为数组分配内存，则应使用delete[ ]来释放
• 如果使用new为一个实体分配内存，则应使用delete来释放
• 对空指针使用delete是安全的
2. 引用
2.1 引用的基本使用
作用：给变量起别名
语法：数据类型 & 别名 = 原名 （ 数据类型和原来的变量的类型是一样的）
引用也是地址的别名
引用的本质是一个指针常量，指针指向的值可以修改，但是指针指向的地址不能改变，占四个字节
2.2 引用注意事项
①引用必须初始化
②引用在初始化后，不可以改变（指针常量）
2.3 引用做函数参数（引用传递）
作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参（C++Primer Plus P212）
优点：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的，引用传递可以简化指针修改实参
2.4 引用做函数返回值
作用：引用是可以作为函数的返回值存在的
用法：如果函数的返回值是引用，则这个函数调用可以作为左值
注意：不要返回局部变量引用 （C++Primer Plus P312）
2.5 引用的本质
本质：引用的本质在C++内部实现是一个指针常量
2.6 常量引用
作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作
在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参
3. 函数提高
3.1 函数默认参数
在C++中，函数的形参列表中的形参列表是可以有默认值的
语法：返回值类型 函数名（形参 = 默认值）{ }
注意：
①如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置后，从左向右都必须有默认值
②如果函数声明有默认参数，函数实现就不能有默认参数（声明和实现只有一个能有默认参数）
3.2 函数占位参数
C++中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置
语法：返回值类型 函数名 （数据类型）{ }
3.3 函数重载
3.3.1函数重载概述
作用：函数名可以相同，提高复用性
函数重载的关键是函数的参数列表，也叫做函数特征标
函数重载的满足条件：
①同一个作用域下
②函数名称相同
③函数参数类型不同或者个数不同或者顺序不同
注意：函数的返回值类型不可以作为函数重载的条件
3.3.2 函数重载的注意事项
①引用作为重载条件
②函数重载碰到函数默认参数（产生歧义，要避免）
③不要滥用函数重载，仅当函数基本上执行相同的任务，但使用不同形式的数据时，才应该采用函数重载
4. 类和对象
C++面向对象的三大特性：封装、继承和多态
C++认为万事万物皆为对象，对象上有其属性和行为
具有相同性质的对象，可以抽象为类，人属于人类，车属于车类
类是一种将抽象转换为用户定义类型的C++工具，它将数据表示和操纵数据的方法组合成一个简洁的包。
4.1 封装
4.1.1 封装的意义
封装是C++面向对象三大特性之一
封装的意义：
①将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
②将属性和行为加以权限控制
封装意义①：
在设计类的时候，属性（变量）和行为（函数）写在一起，表现事物（变量一般放在私有，函数放在公有）
语法：class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 }；
封装意义②：
类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以限制
访问权限有三种：
1.public 公共权限
2.protected 保护权限
3.private 私有权限
4.1.2 struct和class的区别
在C++中struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同
区别：
①struct默认权限为公共
②class默认权限为私有
4.1.3 成员属性设置为私有
优点1：将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限
优点2：对于写权限，我们可以检测数据的有效性
4.2 对象的初始化和清理
C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始化设置以及对象销毁前的清理数据的设置。
4.2.1 构造函数和析构函数
对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题，一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知；同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题。
C++利用了构造函数（做初始化）和析构函数（清理）解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。如果我们不提供构造和析构，编译器会提供，编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。
**构造函数：**主要作用在创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无需手动调用。
语法：类名（）{}
1.构造函数，没有返回值也不写void
2.函数名称与类名相同
3.构造函数可以有参数，因此可以发生重载
4.程序在调用对象的时候会自动调用构造，无需手动调用，而且只会调用一次
**析构函数：**主要作用在对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。
语法：~类名（）{}
1.析构函数，没有返回值也不写void
2.函数名称与类名相同，在名称前面加~
3.析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
4.程序在对象销毁前会自动调用析构，无需手动调用，而且只会调用一次
4.2.2 构造函数的分类及调用
两种分类方式：
按参数分为：有参构造和无参构造（默认构造函数）
按类型分为：普通构造和拷贝构造
三种调用方式：
括号法（常用）、显式法、隐式转换法
注意：
①调用无参构造函数不能加括号，如果加了括号，编译器会认为这是一个函数声明
②不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象，编译器认为是对象声明
匿名对象的特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象
4.2.3 拷贝构造函数调用时机
通常有三种情况：
• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象；
• 值传递的方式给函数参数传值；
• 以值方式返回局部对象
4.2.4 构造函数调用规则
默认情况下，C++编译器至少给一个类添加3个函数
①默认构造函数（无参，函数体为空）
②默认析构函数（无参，函数体为空）
③默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
构造函数调用规则如下：
• 如果用户定义有参构造函数，C++不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造；
• 如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数
4.2.5 深拷贝与浅拷贝
浅拷贝：简单的赋值拷贝操作（
深拷贝：在堆区重新申请空间（new），进行拷贝操作
总结：如果属性有在堆区开辟的，必须要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的堆区内存重复释放问题
4.2.6 初始化列表
作用：C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性
语法：构造函数（）：属性1（值1），属性2（值2）···{}
4.2.7 类对象作为类成员
C++类中的成员可以是另一个类的对象，称该成员为对象成员
B类中有对象A作为成员，A为对象成员
当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？
构造顺序：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
析构顺序与构造顺序相反
4.2.8 静态成员
静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员
静态成员分为：
• 静态成员变量：所有对象共享同一份数据；在编译阶段分配内存；类内声明，类外初始化（加上作用域，类名 ：：）
注：
①静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据，因此可以有两种访问方式：通过对象进行访问、通过类名进行访问
②静态成员变量也是有访问权限的
• 静态成员函数：所有对象共享同一个函数；静态成员函数只能访问静态成员变量
注：
①同样，静态成员函数也是两种访问方式：通过对象访问、通过类名访问
②静态成员函数也是有访问权限的
4.3 C++对象模型和this指针
4.3.1 成员变量和成员函数分开存储
在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储
总结：只有非静态成员变量才属于类的对象上
4.3.2this 指针概念
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说，多个同类型的对象会共用一块代码，问题是：这一块代码是如何区分哪个对象调用自己？
C++通过提供特殊的对象指针——this指针——解决上述问题。
this指针指向被调用的成员函数所属的对象
this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针
this指针不需要定义，直接使用即可
用途①：当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
用途②：在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this（链式编程思想）
4.3.3 空指针访问成员函数
C++ 中空指针也是可以调用成员函数的，但是要注意有没有用到this指针，如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性
报错原因是因为传入的指针为空（NULL）
4.3.4 const修饰成员函数
常函数：
• 成员函数后加const后称其为常函数
• 常函数内不可以修改成员属性
• 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改
常对象：
• 声明对象前加const称该对象为常对象
• 常对象只能调用常函数
4.4 友元
在程序中，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元技术
友元的目的：让一个函数或者类访问另一个类中的私有成员
关键字：friend
友元的三种实现：①全局函数做友元 ②类做友元 ③成员函数做友元
4.4.1 全局函数做友元
class Building{//goodGay全局函数是Building的好朋友，可以访问Building类中的私有成员friend void goodGay(Building * building);public:Building(){m_Sittingroom = "客厅";m_Bedroom = "卧室";}public:string m_Sittingroom;private:string m_Bedroom;};//全局函数void goodGay(Building * building){cout<< "好基友全局函数 正在访问 ：" << building->m_Sittingroom << endl;cout << "好基友全局函数 正在访问 ：" << building->m_Bedroom << endl;}
4.4.2类做友元
class GoodGay;class Building1{//类做友元friend class GoodGay;public:Building1();public:string m_Sittingroom;private:string m_Bedroom;};class GoodGay{public:GoodGay();void visit();//参观函数 访问Building中的属性private:Building1 * building;};//类外写成员函数Building1::Building1(){this->m_Sittingroom = "客厅";this->m_Bedroom = "卧室";}GoodGay::GoodGay(){//创建建筑物对象building = new Building1;}void GoodGay:: visit(){cout << "GoodGay类 正在访问 ：" << building->m_Sittingroom << endl;cout << "GoodGay类 正在访问 ：" << building->m_Bedroom << endl;}void test02(){GoodGay goodgay;goodgay.visit();}
4.4.3成员函数做友元
class Building2;class Goodgay{public:Goodgay();void visit1();//让成员函数visit1可以访问Building类中的私有内容void visit2();//让成员函数visit2不可以访问Building类中的私有内容Building2 * building;};class Building2{friend void Goodgay::visit1();public:Building2();public:string m_SittingRoom;private:string m_BedRoom;};//类外实现成员函数Building2::Building2() {m_SittingRoom = "客厅";m_BedRoom = "卧室";}Goodgay::Goodgay(){building = new Building2;}void Goodgay::visit1(){cout << "visit1函数正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;cout << "visit1函数正在访问" << building->m_BedRoom << endl;}void Goodgay::visit2(){cout << "visit2正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;//cout << "visit2函数正在访问" << building->m_BedRoom << endl;//不可访问}void test03(){Goodgay gg;gg.visit1();gg.visit2();}
4.5 运算符重载
概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型
4.5.1 加号运算符重载
作用：实现两个自定义数据类型相加的运算
总结：
①对于内置的数据内型的表达式的运算符是不可能改变的；
②不要滥用运算符重载。
4.5.2 左移运算符重载
作用：可以输出自定义数据类型
总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型
4.5.3 递增运算符重载
作用：通过重载递增运算符，实现自己的整型数据
总结：前置递增返回引用，后置递增返回值
4.5.4 赋值运算符重载
C++编译器至少给一个类添加4个函数：
①默认构造函数（无参，函数体为空）
②默认析构函数（无参，函数体为空）
③默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
④赋值运算符operator=，对属性进行值拷贝
如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题
4.5.5 关系运算符重载
作用：重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作
4.5.6 函数调用运算符重载
函数调用运算符（）也可以发生重载
由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数
仿函数没有固定写法，非常灵活
4.6 继承
继承是面向对象三大特性之一
定义一些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。这时候就可以使用继承的技术，减少重复代码
4.6.1 继承的基本语法
class 子类：继承方式 父类；
子类 也称为 派生类，父类 也称为 基类
派生类中的成员，包含两大部分：一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。从基类继承过来的表现其共性，新增的成员体现了其个性。
4.6.2 继承方式
语法：class 子类：继承方式 父类
继承方式一共有三种：公共继承、保护继承、私有继承
4.6.3 继承中的对象模型
问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？
结论：父类中私有权限成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到
利用开发人员命令提示工具查看对象模型：
跳转到当前CPP文件的盘符->跳转到文件路径 ->输入查看命令 cl /d1 reportSingleClassLayout类名 文件名
4.6.4 继承中构造和析构顺序
子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数
问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？
答：继承中先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
4.6.5 继承同名成员处理方式
问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据？
访问子类同名成员，直接访问即可；
访问父类同名成员，需要加载作用域
总结：
子类对象可以直接访问到子类中同名成员；
子类对象加作用域可以访问到父亲同名成员；
当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数
4.6.6 继承同名静态成员处理方式
问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？
静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致
访问子类同名成员 直接访问即可
访问父类同名成员 需要加作用域
总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象和通过类名）
4.6.7 多继承语法
C++允许一个类继承多个类
语法：class 子类：继承方式 父类1，继承方式 父类2···
多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分
C++实际开发中不建议用多继承
总结：多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域
4.6.8 菱形继承
概念：两个派生类继承同一个基类，又有某个类同时继承着两个派生类，这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承
总结：
菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费且毫无意义
利用虚继承可以解决菱形继承问题
vbptr（virtual base pointer，虚基类指针） 指向 vbtable(virtual base table，虚基类表）
4.7 多态
多态是C++面向对象三大特性之一
4.7.1 多态的基本概念
多态分为两类：
①静态多态：函数重载和运算符重载属于静态多态，复用函数名
②动态多态：派生类和虚函数实现运行时多态
区别：
静态多态的函数地址早绑定——编译阶段确定函数地址
动态多态的函数地址晚绑定——运行阶段确定函数地址
总结：
多态满足条件：有继承关系；子类重写父类中的虚函数
多态使用条件：父类指针或引用指向子类对象
重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致为重写
子类没有重写父类的虚函数时：
子类重写父类的虚函数时：
4.7.3 纯虚函数和抽象类
在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容
因此可以将虚函数改为纯虚函数
纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0；
当类中有了纯虚函数，这个类也称为抽象类
抽象类的特点：
• 无法实例化对象；
• 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类，无法实例化对象
4.7.4 虚析构和纯虚析构
多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码
解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构
虚析构和纯虚析构的共性：
• 用来解决通过父类指针释放子类对象
• 都需要有具体的函数实现
虚析构和纯虚析构的区别：
• 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象
虚析构语法：
virtual ~类名（）{}
纯虚析构语法：
virtual ~类名（） = 0；//声明
类名：：~类名（）{} //具体实现
总结：
• 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象
• 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或者纯虚析构
• 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类
5. 文件操作
程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放
通过文件可以将数据持久化
C++中对文件操作需要包含头文件 fstream
文件类型分为以下两种：
①文本文件：文件以文本的ASCII码形式存储在计算器中
②二进制文件：文件以文本的二进制形式存储在计算器中， 用户一般不能直接读懂它们
操作文件的三大类：
①ofstream:写操作
②ifstream:读操作
③fstream:读写操作
5.1文本文件
5.1.1写文件
写文件步骤如下：
文件打开方式：
注意：文件打开方式可以配合使用，利用|操作符
例如：用二进制方式写文件 ios::binary|ios::out
5.1.2 读文件
读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对较多
读文件步骤如下：
总结：
• 读文件可以利用ifstream，或者fstream类
• 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
• close关闭文件
5.2 二进制文件
以二进制的方式对文件进行读写操作
打开方式要指定为 ios::binary
5.2.1 写文件
二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write
函数原型：ostream& write(const char * buffer, int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间，len是读写的字节数
总结：文件输出流对象可以通过write函数以二进制方式写数据
5.2.2 读文件
二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read
函数原型：istream& read( char * buffer, int len);
参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间，len是读写的字节数
总结：文件输出流对象可以通过read函数以二进制方式读数据
PS：以上为黑马C++核心编程课程的笔记，如有错误恳请大家指正。
