C++核心编程四(继承、多态、virtual关键字、文件操作)

基于b站黑马c++视频做的笔记，仅供参考和复习！！！

继承

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同。
继承实现页面
继承好处：减少重复代码
语法： class 子类:继承方式 父类
子类 也称为 派生类或者基类

//公共页面
class BasePage
{
public:
	void header(){
	cout << "首页、公开课、登录、注册...(公共头部)" << endl;
	}
	
	void footer(){
	cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...（公共底部）" << endl;
	}
	
	void left(){
	cout << "Java、Python、c++...(公共分类列表)" << endl;
	}
};


//Java页面
//语法： class 子类:继承方式 父类
class Java :public BasePage
{
public:
	void content(){
		cout << "Java学科视频" << endl;
	}
};

//Python页面
class Python :public BasePage
{
public:
	void content(){
		cout << "Python学科视频" << endl;
	}
};

//C++页面
class CPP :public BasePage
{
public:
	void content(){
		cout << "CPP学科视频" << endl;
	}
};

void test01()
{
	cout << "Java下载视频页面如下：" << endl;
	Java ja;
	ja.header();
	ja.footer();
	ja.left();
	ja.content();

	cout << endl;
	cout << "Python下载视频页面如下：" << endl;
	Python py;
	py.header();
	py.footer();
	py.left();
	py.content();

	cout << endl;
	cout << "C++下载视频页面如下：" << endl;
	CPP cpp;
	cpp.header();
	cpp.footer();
	cpp.left();
	cpp.content();
}

int main()
{
	test01();
}

继承方式

• 公共继承
• 保护继承
• 私有继承

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

//1、公共继承
class Son1 :public Base	
{
public:
	void func(){
		m_A = 10;  //父类中的公共权限成员 到子类中依然是公共权限
		m_B = 20;  //父类中的保护权限成员 到子类中依然是保护权限
		//m_C = 30; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
	}
};

void test01()
{
	Son1 s1;
	s1.m_A = 100;
	//s1.m_B = 100; //到Son1中m_B是保护权限 类外访问不到
}

//2、保护继承
class Son2 :protected Base	
{
public:
	void func(){
		m_A = 100;//父类中的公共权限成员,到子类中变为保护权限
		m_B = 100;//父类中保护权限成员,到子类中变为保护权限
		//m_C = 100; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
	}
};

void test02()
{
	Son2 s2;
	//s2.m_A = 100;  //在Son2中 m_A变为保护权限，因此类外访问不到
	//s2.m_B = 200;  //在Son2中 m_B是保护权限 不可以访问
}

//3、私有继承
class Son3 :private Base	
{
public:
	void func()
	{
		m_A = 100;//父类中的公共权限成员,到子类中变为 私有成员
		m_B = 100;//父类中保护权限成员,到子类中变为 私有成员
	  //m_C = 100; //父类中的私有权限成员 子类访问不到
	}
};

class GrandSon3 :public Son3
{
public:
	void func(){
		//m_A = 100; //到了Son3中 m_A变为私有，即使是儿子，也访问不到
		//m_B = 100; //到了Son3中 m_B变为私有，即使是儿子，也访问不到
		//m_C = 100;
	}
};

void test03()
{
	Son3 s3;
	//s3.m_A = 100;  //在Son3中 m_A变为私有权限成员，因此类外访问不到
	//s3.m_B = 200;  //在Son3中 m_B是私有权限成员 不可以访问
}

int main()
{
	test01();
	test02();
	test03();
}

继承中的对象模型

父类在所有非静态成员属性都会被子类继承下去

//继承在的对象模型
class Base
{
public:
	int m_A;
protected:
	int m_B;
private:
	int m_C;
};

class Son:public Base
{
public:
	int m_D;
};

void test01()
{
	//16个字节
	//父类中私有成员属性 被编译器隐藏了，因此是访问不到，但确实被继承了
	cout << "size of Son = " << sizeof(Son) << endl;	//输出16个字节
}

int main()
{
	test01();
}

继承中构造和析构顺序

总结: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

//继承在的构造和析构的顺序
class Base
{
public:
	Base(){
		cout << "Base构造函数！" << endl;
	}
	~Base(){
		cout << "Base析构函数！" << endl;
	}
};

class Son :public Base
{
public:
	Son(){
		cout << "Son构造函数！" << endl;
	}
	~Son(){
		cout << "Son析构函数！" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//Base b;
	Son s;
}

int main()
{
	test01();
}

继承同名成员处理方式

1、子类对象可以直接访问到子类中同名成员
2、子类对象加作用域可以访问到父类成员
3、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，加作用域就要访问到父类中的同名函数

//继承中同名成员处理
class Base
{
public:
	Base(){
		m_A = 100;
	}

	void func(){
		cout << "Base - func()调用" << endl;
	}

	void func(int a){
		cout << "Base - func()调用" << endl;
	}

	int m_A;
};

class Son :public Base
{
public:
	Son(){
		m_A = 200;
	}

	void func(){
		cout << "Son - func()调用" << endl;
	}
	
	int m_A;
};

//同名成员属性的处理方式
void test01()
{
	Son s;
	cout << "Son 下的m_A = " << s.m_A << endl;

	//如果通过子类对象 访问到父类中同名成员，需要加作用域
	cout << "Base 下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;
}

//同名成员函数的处理方式
void test02()
{
	Son s;
	s.func(); //直接调用 调用时子类在的同名成员
	s.Base::func(); //调用父类同名成员函数

	//如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员会隐藏掉父类中"所有"同名成员函数
	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(100);
} 

int main()
{
	test01();
	test02();
}

继承同名<静态>成员处理方式

//继承中的同名静态成员处理方式
class Base
{
public:

	static int m_A;

	static void func(){
		cout << "Base - static void func()" << endl;
	}

	static void func(int a){
		cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
	}
};
int Base::m_A = 100;	//类外初始化

class Son :public Base
{
public:
	static int m_A;

	static void func(){
		cout << "Son - static void func()" << endl;
	}
};
int Son::m_A = 200;

//一、同名静态属性成员
void test01()
{
	//1、通过对象访问
	cout << "通过对象访问: " << endl;
	Son s;
	cout << "Son  下的m_A = " << s.m_A << endl;
	cout << "Base 下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;

	//2、通过类名访问
	cout << "通过类名访问: " << endl;
	cout << "Son  下的m_A = " << Son::m_A << endl;

	//第一个::代表通过类名方式访问 第二个::代表访问父类作用域下
	cout << "Base 下的m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}

//二、同名静态函数成员
void test02()
{
	//1、 通过对象访问
	cout << "通过对象访问: " << endl;
	Son s;
	s.func();
	s.Base::func();

	//2、通过类名访问
	cout << "通过类名访问: " << endl;
	Son::func();
	Son::Base::func();

	//如果子类中出现和父类同名的成员函数，子类的同名成员会隐藏掉父类中"所有"同名成员函数
	//如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加作用域
	s.Base::func(100);
}

int main()
{
	//test01();
	test02();
}

多继承语法

//多继承语法
class Base1
{
public:

	Base1(){
		m_A = 100;
	}
	int m_A;
};

class Base2
{
public:

	Base2(){
		m_A = 200;
	}
	int m_A;
};

//子类 需要继承Base1和Base2
//语法: class 子类：继承方式 父类1，继承方式 父类2
class Son :public Base1, public Base2
{
public:
	Son(){
		m_C = 300;
		m_D = 400;
	}

	int m_C;
	int m_D;
};

void test01()
{
	Son s;

	cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
	//当父类中出现同名成员，子类使用时需要加作用域区分
	cout << "m_A = " << s.Base1::m_A << endl;
	cout << "m_A = " << s.Base2::m_A << endl;
}
int main()
{
	test01();
}

菱形继承

//动物类
class Animal 
{
public:
	int m_Age;
};

//利用虚继承 解决菱形继承的问题
//继承之前 加上关键字 virtual 变为虚继承
// Animal类称为  虚基类
//羊类
class Sheep :virtual public Animal {};

//驼类
class Tuo :virtual public Animal {};

//羊驼类
class SheepTuo :public Sheep, public Tuo {};

void test01()
{
	SheepTuo st;

	st.Tuo::m_Age = 18;
	st.Sheep::m_Age = 28;
	//当菱形继承，两个父类拥有相同数据，需要加以作用域区分
	cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
	cout << "st.Tuo::m_Age =  " << st.Tuo::m_Age  << endl;

	//这份数据我们知道 只要有一份就可以了，菱形继承导致数据有两份，资源浪费
}

int main()
{
	test01();
}

没有虚继承时

虚继承后

利用虚继承 解决菱形继承的问题。即通过继承之前 加上关键字 virtual 变为虚继承，Animal类称为 虚基类。此时对于Sheep类和Tuo类中就会产生虚基类指针通过地址偏移量都指向m_Age变量

多态

多态分为两类

• 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
• 动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态区别：

• 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

动态多态满足条件
1、有继承关系
2、子类重写父类的虚函数

//动物类
class Animal
{
public:
	//虚函数
	virtual void speak(){
		cout << "动物在说话" << endl;
	}
};

//猫类
class Cat :public Animal
{
public:
	//重写 函数返回值类型 函数名 参数列表 完全相同
	virtual void speak(){	//当子类重写父类的虚函数 子类中的虚函数表内部 会替换成子类的虚函数地址
		cout << "小猫在说话" << endl;
	}
};

//狗类
class Dog :public Animal
{
public:
	virtual void speak(){
		cout << "小狗在说话" << endl;
	}
};

//执行说话的函数  动态多态的函数地址晚绑定，运行阶段确定函数地址

//动态多态使用
//父类的指针或者引用 执行子类对象
void doSpeak(Animal &animal) //Animal &animal = cat;
{
	animal.speak();
}

void test01()
{
	Cat cat;
	doSpeak(cat);

	Dog dog;
	doSpeak(dog);
}

void test02()
{
	cout << sizeof(Cat) << endl;
	cout << sizeof(Animal) << endl;
}
int main()
{
	test01();
	test02();
}

父类

子类继承父类，重写虚函数

图中字节数是因为操作系统的位数不同，普遍为8字节。

多态案例1、计算器类

案例：计算器类

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 ;
只要有一个纯虚函数，这个类称为抽象类
抽象类特点:
1、无法实例化对象
2、抽象类的子类 必须要重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

//纯虚函数和抽象类
class Base
{
public:
	virtual void func() = 0; //纯虚函数
};

class Son :public Base
{
public:
	virtual void func(){
		cout << "func函数调用" << endl;
	}
};

void test01()
{
	//Base b; //抽象类是无法实例化对象
	//new Base;//抽象类是无法实例化对象

	//Son s;
	//Base* bas = &s;
	//简写如下式所示
	Base * bas = new Son; //new创建了一个子类对象且父类指向它
	bas->func();
}

int main()
{
	test01();
}

多态案例2、制作饮品

案例：制作饮品

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
虚析构和纯虚析构共性：

• 可以解决父类指针释放子类对象
• 都需要有具体的函数实现

虚析构和纯虚析构区别：

• 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

class Animal
{
public:
	Animal(){
		cout << "Animal构造函数调用" << endl;
	}

	//利用虚析构可以解决 父类指针释放子类对象时不干净的问题,即子类中有指针成员变量时
	/*virtual ~Animal(){
		cout << "Animal虚析构函数调用" << endl;
	}*/

	//纯虚析构 需要声明也需要实现    这一点和纯虚函数是不同的
	//有了纯虚析构之后，这个类也属于抽象类，无法实例化对象
	virtual ~Animal() = 0;

	//纯虚函数
	virtual void speak() = 0;

};

Animal::~Animal() //纯虚析构需要实现 因为有可能父类有些属性会开辟到堆区
{
	cout << "Animal纯虚析构函数调用" << endl;
}

class Cat :public Animal
{
public:
	Cat(string name){		//有参构造函数调用
		cout << "Cat构造函数调用" << endl;
		m_Name = new string(name); //name变量的地址指传给m_Name变量地址，使得m_Name指针指向name变量
	}

	virtual void speak(){
		cout << *m_Name << "小猫在说话" << endl;
	}

	~Cat(){
		if (m_Name != NULL){
			cout << "Cat析构函数调用" << endl;
			delete m_Name;
			m_Name = NULL;
		}
	}

	string * m_Name;
};

void test01()
{
	Animal * animal = new Cat("Tom"); //输入参数原因，设置了有参构造函数，默认构造函数会取消，需要手动输入
	animal->speak();

	//父类指针在析构时候 不会调用子类中的析构函数，导致子类如果
	//有堆区属性，出现内存泄漏
	delete animal;
}

int main()
{
	test01();
}

多态案例3、电脑组装

案例：电脑组装

文件写操作

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 。

文件类型分为两种：
文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类:
ofstream：写操作
ifstream： 读操作
fstream ： 读写操作

文件打开方式：

打开方式	解释
ios::in	为读文件而打开文件
ios::out	为写文件而打开文件
ios::ate	初始位置：文件尾
ios::app	追加方式写文件
ios::trunc	如果文件存在先删除，再创建
ios::binary	二进制方式

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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <fstream> //头文件包含

//文本文件 写文件
void test01()
{
	//1、包含头文件 fstream
	//2、创建流对象
	ofstream ofs;

	//3、指定打开方式
	ofs.open("test.txt", ios::out);

	//4、写内容
	ofs << "姓名：张三" << endl;
	ofs << "年龄：18" << endl;

	//5、关闭文件
	ofs.close();
}

int main()
{
	test01();
}

读文件

#include <fstream>

//文本文件 读文件
void test01()
{
	//1、包含头文件
	//2、创建流对象
	ifstream ifs;

	//3、打开文件 并且判断是否打开成功
	ifs.open("test.txt", ios::in);

	if (!ifs.is_open()){	//利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}

	//4、读数据
	//第一种
	/*char buf[1024] = { 0 };
	while (ifs >> buf){
		cout << buf << endl;
	}*/

	//第二种
	//char buf[1024] = { 0 };
	//while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
	//{
	//	cout << buf << endl;
	//}

	//第三种
	/*string buf;
	while (getline(ifs, buf)){
		cout << buf << endl;
	}*/

	//第四种
	char c;
	while ((c = ifs.get())!= EOF){	//EOF 文件尾
		cout << c;
	}

	//5、关闭文件
	ifs.close();
}

int main()
{
	test01();
}

二进制写文件

#include <fstream>

//二进制文件 写文件
class Person
{
public:
	char m_Name[64]; //姓名
	int m_Age;//年龄
};

void test01()
{
	//1、包含头文件
	//2、创建流对象
	ofstream ofs("Person.txt", ios::out | ios::binary);

	//3、打开文件
	//ofs.open("Person.txt",ios::out |ios::binary);

	//4、写文件
	Person p = { "张三",18 };
	ofs.write((const char*)&p, sizeof(Person));
	
	//5、关闭文件
	ofs.close();
}

int main()
{
	test01();
}

二进制读文件

#include <fstream>

class Person
{
public:
	char m_Name[64]; //姓名
	int m_Age;//年龄
};

//二进制 读文件
void test01()
{
	//1、包含头文件
	//2、创建流对象
	ifstream ifs;

	//3、打开文件 判断文件是否打开成功
	ifs.open("Person.txt", ios::in | ios::binary);

	if (!ifs.is_open()){
		cout << "文件打开失败" << endl;
		return;
	}

	//4、读文件
	Person p;

	ifs.read((char*)&p,sizeof(Person));
	cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
 
	//5、关闭文件
	ifs.close();
}

int main()
{
	test01();
}