第4課：C++函數(shù)與類

1、靈訓(xùn)教育靈訓(xùn)教育C+C+語言基礎(chǔ)語言基礎(chǔ)第第4 4課：課：C+C+函數(shù)與類函數(shù)與類2021-11-42第第5 5章、函數(shù)章、函數(shù)5.1 5.1 函數(shù)的定義與使用函數(shù)的定義與使用5.2 5.2 函數(shù)重載函數(shù)重載5.3 5.3 函數(shù)指針函數(shù)指針第第6 6章、類章、類6.1 6.1 成員與訪問控制成員與訪問控制6.2 6.2 拷貝構(gòu)造、賦值，類型轉(zhuǎn)換拷貝構(gòu)造、賦值，類型轉(zhuǎn)換6.3 6.3 右值引用，移動構(gòu)造、賦值右值引用，移動構(gòu)造、賦值6.4 6.4 嵌套類、局部類嵌套類、局部類6.5 6.5 類型別名、友元類型別名、友元6.6 6.6 繼承、多重繼承繼承、多重繼承6.7 6.7 多態(tài)多態(tài)6.8 6

2、.8 限定符限定符2021-11-43 熟悉熟悉C+C+函數(shù)和類的概念（函數(shù)和類的概念（函數(shù)函數(shù)，重載重載，函數(shù)指針函數(shù)指針，類類，繼承繼承，構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)，析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)函數(shù)，虛函數(shù)虛函數(shù)，純虛函數(shù)純虛函數(shù)，右值引用右值引用，抽象基類抽象基類，接口接口，覆蓋覆蓋，隱藏隱藏，多重繼承多重繼承，虛基類虛基類）。）。掌握掌握C+C+的語法關(guān)鍵字：的語法關(guān)鍵字：protectedprotected、privateprivate、typedeftypedef、friendfriend、staticstatic、constconst、constexprconstexpr、mutablemutable、v

3、olatilevolatile、explicitexplicit、noexceptnoexcept、virtualvirtual、overrideoverride、finalfinal、thread_localthread_local、 virtual、override、final。2021-11-44 5 5.1 .1 函數(shù)的定義與使用函數(shù)的定義與使用5 5. .2 2 函數(shù)重載函數(shù)重載5 5. .3 3 函數(shù)指針函數(shù)指針接第接第1.51.5節(jié)，本章將詳細(xì)講解函數(shù)的相關(guān)語法概念節(jié)，本章將詳細(xì)講解函數(shù)的相關(guān)語法概念。 2021-11-455 5. .1 1.1 .1 全局函數(shù)全局函數(shù)5.1.2

4、 5.1.2 形參、實參、返回值形參、實參、返回值5.1.3 5.1.3 成員函數(shù)成員函數(shù)5.1.4 5.1.4 局部函數(shù)（局部函數(shù)（lambdalambda）2021-11-46 在程序結(jié)構(gòu)中，全局函數(shù)需要首先定義（或聲明），然后在具體的實現(xiàn)文件中實現(xiàn)代碼，之后才可以在其他代碼中調(diào)用。全局函數(shù)在調(diào)用時，可以使用命名空間加界定運算符符的方式引用，或直接用界定運算符引用，防止與同名的成員函數(shù)混淆。一個函數(shù)可以被另外一個函數(shù)調(diào)用，當(dāng)函數(shù)直接或間接調(diào)用到自己時，也稱為遞歸調(diào)用，要特別注意遞歸調(diào)用產(chǎn)生的死循環(huán)，會導(dǎo)致棧溢出。函數(shù)的實現(xiàn)代碼只能是一份，可以在多處聲明，多次調(diào)用，調(diào)用前必須首先聲明，如果函

5、數(shù)的實現(xiàn)部分在函數(shù)的調(diào)用部分之前，則函數(shù)的聲明可省略。函數(shù)在聲明時，可以添加extern關(guān)鍵字限定。函數(shù)在實現(xiàn)時，如果添加static關(guān)鍵字限定，表示該函數(shù)是靜態(tài)全局函數(shù)（內(nèi)部函數(shù)），只能在該實現(xiàn)文件內(nèi)部使用，不能被聲明調(diào)用。不建議濫用全局函數(shù)。2021-11-47 函數(shù)在定義（或聲明）、實現(xiàn)部分定義的參數(shù)是形參，在調(diào)用的部分帶入的參數(shù)是實參；實參與形參要一一對應(yīng)；可以從右向左為形參定義默認(rèn)值，在實參調(diào)用時，有默認(rèn)值的形參可以不指定實參。一般形參的改變不會影響到實參，不過可以將形參定義為引用類型，這樣在函數(shù)體內(nèi)改變形參的值，可以最終影響實參。函數(shù)實參的求值順序是從右向左。一個函數(shù)可以有且只能有

6、一個返回值，該返回值必須通過return關(guān)鍵字返回，且必須與函數(shù)定義的返回值類型一致，返回值可以參與表達(dá)式運算；如果函數(shù)沒有返回值，可以將返回值類型定義為void型，函數(shù)仍然可以使用return返回。建議一個函數(shù)自有一個出口，對于有返回值的函數(shù)，用一個return語句，對于無返回值的函數(shù)，無return語句。2021-11-48定義在類中的函數(shù)被稱為成員函數(shù)。成員函數(shù)不能被外部聲明引用，只能被定義一次，實現(xiàn)一次，可被調(diào)用多次。成員函數(shù)在定義時，可以直接編寫代碼（不建議），也可以分離到外部，在實現(xiàn)文件中編寫代碼；如果函數(shù)在外部編寫代碼，需要加上類名的界定。在成員函數(shù)內(nèi)部可以使用類的數(shù)據(jù)成員；在成

7、員函數(shù)內(nèi)部還隱含一個形參this，表示該類的實例對象指針。成員函數(shù)在被調(diào)用時，需要使用一個實例化的類對象變量加成員引用運算符，該變量的指針被作為this的實參傳遞給成員函數(shù)，成員函數(shù)操作的所有數(shù)據(jù)成員全通過this指針獲取。（考慮下，用空指針引用成員函數(shù)的情況）成員函數(shù)在類中定義時，如果加上static關(guān)鍵字，被稱為靜態(tài)成員函數(shù)。靜態(tài)成員函數(shù)類似全局函數(shù)，不隱含this指針，不得使用數(shù)據(jù)成員，可以使用靜態(tài)數(shù)據(jù)成員，使用時需要用類加界定運算符。2021-11-49C+沒有子函數(shù)的概念，不過C+11標(biāo)準(zhǔn)中，增加了lambda表達(dá)式的語法概念?？梢栽谝粋€函數(shù)內(nèi)部定義一個局部函數(shù)，定義形式如下：捕獲列

8、表(形參列表)-返回值類型函數(shù)體代碼;捕獲列表：獲取上級函數(shù)的局部變量。使用&表示以引用的方式獲取，使用=表示以值的方式獲??；也可以具體指定上級函數(shù)的局部變量名。形參列表、返回值類型、函數(shù)體：與正常函數(shù)定義形式一樣。lambda表達(dá)式需要賦值給一個變量（函數(shù)對象），才可以正常使用。2021-11-410不使用循環(huán)，僅使用函數(shù)，實現(xiàn)從1加到100。2021-11-4115 5. .2 2.1 .1 函數(shù)重載定義函數(shù)重載定義5.2.2 5.2.2 實參匹配實參匹配2021-11-412在相同作用域中的函數(shù)，如果名稱相同，形參不同，則稱為函數(shù)重載。形參不同指形參的類型或數(shù)量不同。運算符重載可

9、以看作是一種函數(shù)重載。2021-11-413函數(shù)重載在使用時，C+編譯器會根據(jù)實參與形參的類型匹配程度最接近的函數(shù)。如果兩個函數(shù)匹配程度一樣，則會產(chǎn)生二義性的編譯錯誤。2021-11-4145 5. .3 3.1 .1 函數(shù)指針的定義函數(shù)指針的定義5.3.2 5.3.2 函數(shù)重載的指針函數(shù)重載的指針5.3.3 5.3.3 運算符重載的指針運算符重載的指針2021-11-415函數(shù)指針的定義形式類似于函數(shù)聲明，將函數(shù)名替換為指針。函數(shù)指針是個指針類型的變量，用取地址運算符獲取函數(shù)的地址；調(diào)用時，與普通函數(shù)的調(diào)用方式相同。函數(shù)指針只針對全局函數(shù)和靜態(tài)成員函數(shù)。注意，由于函數(shù)調(diào)用運算符的優(yōu)先級較高，

10、解地址運算符與函數(shù)指針需要用括號括起來。2021-11-416函數(shù)重載在獲取函數(shù)指針時，也使用最匹配原則，有時也可以使用強制類型轉(zhuǎn)換。2021-11-417運算符重載與函數(shù)有相同的特性，也可以賦值給一個函數(shù)指針變量。2021-11-418 6 6.1 .1 成員與訪問控制成員與訪問控制6 6. .2 2 拷貝構(gòu)造、賦值，類型轉(zhuǎn)換拷貝構(gòu)造、賦值，類型轉(zhuǎn)換 6 6. .3 3 右值引用，移動構(gòu)造、賦值右值引用，移動構(gòu)造、賦值 6 6. .4 4 嵌套類、局部類嵌套類、局部類 6 6. .5 5 類型別名、友元類型別名、友元 6 6. .6 6 繼承、多重繼承繼承、多重繼承 6 6. .7 7 多態(tài)

11、多態(tài) 6 6. .8 8 限定符限定符接第接第1.31.3節(jié)，本章詳細(xì)講解類的語法概念節(jié)，本章詳細(xì)講解類的語法概念。 2021-11-4196 6. .1 1.1 .1 構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)6.1.2 6.1.2 數(shù)據(jù)成員、成員函數(shù)數(shù)據(jù)成員、成員函數(shù)6.1.3 6.1.3 訪問控制訪問控制6.1.4 6.1.4 成員指針成員指針2021-11-420每個類都會有構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，如果用戶未定義，C+編譯器會自動生成默認(rèn)的無參數(shù)的構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)。用戶可以定義自己的構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)，構(gòu)造函數(shù)可以帶參數(shù)，析構(gòu)函數(shù)不能有參數(shù)。如果自定義的無參數(shù)的構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)，希望保留與默認(rèn)相同的功能，可以使

12、用default關(guān)鍵字，如果希望刪除默認(rèn)的構(gòu)造、析構(gòu)函數(shù)，可以使用delete關(guān)鍵字。類的成員變量，可以在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中賦初值，賦值的順序與定義的順序相同。類實例對象在創(chuàng)建的時候，構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，銷毀的時候，析構(gòu)函數(shù)被調(diào)用。2021-11-421不用循環(huán)語句，不使用遞歸，從1打印到100。2021-11-422類中的函數(shù)成員被稱為成員函數(shù)，包括普通成員函數(shù)和靜態(tài)成員函數(shù)。類中的數(shù)據(jù)成員，包括成員變量、成員常量、成員引用、靜態(tài)成員變量等；數(shù)據(jù)成員可在定義時，直接賦初值，也可以在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表里賦初值。靜態(tài)成員變量需要在實現(xiàn)文件中賦初值。成員引用只能在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中賦初值。2

13、021-11-423C+的類成員，有三種訪問控制類型：私有private、保護protected、公有public。private：私有，只能被本類中的成員函數(shù)訪問。protected：保護，只能被本類及子類中的成員函數(shù)訪問。public：可被所有的函數(shù)訪問。2021-11-424嚴(yán)格上說，成員指針并不真正屬于指針，只不過是在類中的偏移量。定義方式相對于真正的指針，需要在指針前加上類界定。成員指針定義好并賦值后，可以使用類實例對象變量加上成員指針運算符引用。2021-11-4256 6. .2 2.1 .1 拷貝構(gòu)造拷貝構(gòu)造6.2.2 6.2.2 拷貝賦值拷貝賦值6.2.3 6.2.3 類型轉(zhuǎn)

14、換類型轉(zhuǎn)換2021-11-426拷貝構(gòu)造函數(shù)的形參類型是本身類的引用，用于使用一個已有的類對象實例克隆出一個的類對象實例。如果未定義拷貝構(gòu)造，C+編譯器會自動生成一個默認(rèn)的拷貝構(gòu)造，可以使用delete關(guān)鍵字刪除。2021-11-427拷貝賦值就是類中重載了賦值運算符，用于將一個類對象實例的數(shù)據(jù)賦值給另一個類對象實例。如果未定義拷貝賦值，C+編譯器會自動生成一個默認(rèn)的拷貝賦值，可以使用delete關(guān)鍵字刪除。2021-11-428帶一個形參的構(gòu)造函數(shù)，用于在表達(dá)式中將形參的類型轉(zhuǎn)換為類本身的類型。2021-11-4296 6. .3 3.1 .1 右值引用右值引用6.3.2 6.3.2 移動構(gòu)

15、造移動構(gòu)造6.3.3 6.3.3 移動賦值移動賦值2021-11-430接第4.5節(jié)，能被賦值的操作數(shù)被稱為左值，左值代表一個持久存在的對象，可以取地址，可以引用；不能被賦值的操作數(shù)被稱為右值，常數(shù)、常量、臨時變量等都是右值，不能取右值的地址，舊的標(biāo)準(zhǔn)也不能引用右值。為了在數(shù)據(jù)傳遞過程中，減少拷貝的次數(shù)，保證更好的性能，C+11制定了右值引用類型，可以看做是一個復(fù)合數(shù)據(jù)類型，由“&”定義，用于引用一個右值。使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的std:move函數(shù)可以將左值引用轉(zhuǎn)化為右值引用。相對的，使用一個“&”定義的引用，可稱為左值引用；左值引用只能引用左值。2021-11-431 右值引用多用于

16、函數(shù)的參數(shù)傳遞，與左值引用一樣，減少對象的拷貝次數(shù)，提高了性能；與左值引用不同的是，右值引用可以引用右值。右值引用的另一個常用場景，用于把即將銷毀的對象中的資源直接移動給接收的變量，就是下一節(jié)要討論的移動構(gòu)造和移動賦值。2021-11-432只有一個形參，并且形參類型為類本身的右值引用的構(gòu)造函數(shù)，稱為移動構(gòu)造。用于直接將右值引用中資源移動給自己，而不是拷貝資源。使用移動構(gòu)造時，要特別注意，原對象的資源已被轉(zhuǎn)移，原對象將不再做資源清理工作。2021-11-433與移動構(gòu)造類似，只有一個形參，并且形參類型為類本身的右值引用的賦值運算符重載，稱為移動賦值。用于直接將右值引用中資源移動給自己，而不是拷

17、貝資源。2021-11-4346 6. .4 4.1 .1 嵌套類嵌套類6.4.2 6.4.2 局部類局部類 2021-11-435C+允許在類內(nèi)部定義子類，稱為嵌套類。相當(dāng)于命名空間的嵌套。嵌套類與上層的包裹類之間除了嵌套關(guān)系外，并沒有其他任何關(guān)系，是相對獨立的。嵌套類在訪問時，需要添加上層包裹類的界定。2021-11-436在函數(shù)體內(nèi)也可以定義類，稱為局部類。2021-11-4376 6. .5 5.1 .1 類型別名類型別名6 6. .5 5. .2 2 友元函數(shù)友元函數(shù)6.5.3 6.5.3 友元類友元類 2021-11-438使用typedef關(guān)鍵字，可以將繁瑣的類型名稱定義成一個簡

18、單的別名。2021-11-439使用friend關(guān)鍵字，將一個函數(shù)定義為一個類的友元函數(shù)，則該函數(shù)可以訪問類中的任何數(shù)據(jù)成員，包括私有和保護的。2021-11-440使用friend關(guān)鍵字，將一個類定義為另一個類的友元類，則該類中的成員函數(shù)可以訪問另一個類中的任何數(shù)據(jù)成員，包括私有和保護的。2021-11-4416 6. .6 6.1 .1 基類與派生類基類與派生類6 6. .6 6. .2 2 隱藏、覆蓋隱藏、覆蓋6.6.3 6.6.3 基類成員的使用基類成員的使用6.6.4 6.6.4 訪問權(quán)限提升訪問權(quán)限提升6.6.5 6.6.5 多重繼承多重繼承6.6.6 6.6.6 虛繼承虛繼承20

19、21-11-442 基類與派生類都是類，派生類從基類繼承而來，派生類也可以作為另外派生類的基類；派生類將默認(rèn)包含基類成員中除私有成員外的所有成員，實現(xiàn)了功能的復(fù)用。繼承的語法形式：class 派生類名稱 : 繼承訪問控制 基類名稱 類體 ;繼承訪問控制與類成員的訪問控制形式一致，也分為私有、保護、公有三種；用于繼承后降低基類成員的訪問控制權(quán)限；一般用public，表示基類成員的訪問控制不變；特殊場合，如果使用protected，表示基類公有成員變?yōu)楸Ｗo成員，私有成員訪問控制不變；使用private，表示將基類所有成員變?yōu)樗接谐蓡T。2021-11-443派生類中如果定義了與基類中相同名稱的成員，

20、則基類中的該成員，在派生類中被隱藏。如果要在派生類中使用被隱藏的基類成員，需要加上基類名的界定。針對成員函數(shù)，如果基類和派生類中存在形式完全相同的成員函數(shù)，則稱派生類的該成員函數(shù)覆蓋基類的對應(yīng)成員函數(shù)（覆蓋主要用于虛函數(shù)）?？紤]一下，成員函數(shù)的重載、隱藏、覆蓋的區(qū)別。2021-11-444在派生類中（以及在外部使用派生類），基類中的可訪問到的成員，和派生類中的成員一樣，沒有使用上的限制；基類中被隱藏或覆蓋的成員，使用前需加上基類名的界定。反過來，在基類中（以及在外部使用基類），則不能使用派生類中的成員（覆蓋的虛函數(shù)除外）。在派生類的構(gòu)造函數(shù)中的初始化列表中，可以調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。2021-1

21、1-445在派生類中，可以使用using關(guān)鍵字，將基類中的保護成員提升為公有成員。2021-11-446C+支持一個派生類從多個基類繼承，稱為多重繼承。多個基類中的成員同時被派生類繼承復(fù)用，當(dāng)多個基類中的成員有重名時，在派生類中使用時，需要加上不同基類的名稱界定。不建議使用多重繼承。2021-11-447在多重繼承中，如果多基類中又存在從共同的上層基類派生，則在最終的派生類中，會存在隔層基類的多份拷貝；如果不希望隔層基類在最終的派生類中有多份拷貝，則需要中間層基類虛繼承上層基類，標(biāo)明該基類為共享基類，在多重繼承的最終派生類中，只保留一份拷貝。虛繼承的定義，需要在繼承訪問控制前（或后）加上vir

22、tual關(guān)鍵字。2021-11-4486 6. .7 7.1 .1 虛函數(shù)、純虛函數(shù)虛函數(shù)、純虛函數(shù)6.7.2 6.7.2 抽象基類、接口抽象基類、接口6.7.3 6.7.3 多態(tài)多態(tài)2021-11-449在基類中，使用virtual關(guān)鍵字限定的函數(shù)為虛函數(shù)。虛函數(shù)可以實現(xiàn)使用基類的指針（或引用）調(diào)用派生類中成員函數(shù)的能力。在基類中未實現(xiàn)的虛函數(shù)被稱為純虛函數(shù)，需要在定義時，在虛函數(shù)結(jié)尾加上“= 0”。在派生類中一般要覆蓋虛函數(shù)，覆蓋時，可以加上virtual關(guān)鍵字，也可以不加；建議在派生類中覆蓋虛函數(shù)時，在結(jié)尾處加上override關(guān)鍵字限定，明確表示覆蓋基類的虛函數(shù)，減少因代碼編輯錯誤，照

23、成的邏輯錯誤。在派生類的覆蓋虛函數(shù)的定義的結(jié)尾加上final關(guān)鍵字限定，則禁止后續(xù)的派生類再覆蓋該虛函數(shù)。類的析構(gòu)函數(shù)可以定義為虛函數(shù)，這樣使用delete運算符和基類的指針，就可以銷毀派生類對象。類的構(gòu)造函數(shù)不允許定義為虛函數(shù)。2021-11-450定義有純虛函數(shù)的類，被稱為抽象基類，抽象基類不能實例化對象。類中僅包含純虛函數(shù)的類，稱為接口。2021-11-451同一個基類可以有多個派生類；可以通過基類的指針（或引用），調(diào)用不同派生類中虛成員函數(shù)。當(dāng)同一個基類指針，在不同的場景下，調(diào)用不同派生類中的虛成員函數(shù)的行為，被稱為多態(tài)。2021-11-4526.8.1 6.8.1 靜態(tài)靜態(tài)stati

24、cstatic6.8.2 6.8.2 外部聲明外部聲明externextern6.8.3 6.8.3 常量常量constconst和和constexprconstexpr6.8.4 6.8.4 可變成員可變成員mutablemutable6.8.5 6.8.5 禁止優(yōu)化禁止優(yōu)化volatilevolatile6.8.6 6.8.6 明確類型轉(zhuǎn)換明確類型轉(zhuǎn)換explicitexplicit6.8.7 6.8.7 無異常無異常noexceptnoexcept6.8.8 6.8.8 虛函數(shù)虛函數(shù)virtualvirtual6.8.9 6.8.9 明確覆蓋明確覆蓋overrideoverride6.8.10 6.8.10 禁止覆蓋（或繼承）禁止覆蓋（或繼承）finalfinal6.8.11 6.8.11 內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)inlineinline6.8.12 6.8.12 線程變量線程變量thread_localthread_local2021-11-453用于定義靜態(tài)全局函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)、靜態(tài)成員變量。還可以定義靜態(tài)局部變量，在函數(shù)中使用static關(guān)鍵字定義的變量是靜態(tài)局部變量，