C++ 笔记 - 基础语法篇
this 指针
在 C++ 中，每一个对象都能通过 this 指针来访问自己的地址。this 指针是所有成员函数的隐含参数。因此，在成员函数内部，它可以用来指向调用对象。
友元函数没有 this 指针，因为友元不是类的成员。只有成员函数才有 this 指针。
当我们调用成员函数时，实际上是替某个对象调用它。
成员函数通过一个名为 this 的额外隐式参数来访问调用它的那个对象，当我们调用一个成员函数时，用请求该函数的对象地址初始化 this。例如，如果调用 total.isbn()则编译器负责把 total 的地址传递给 isbn 的隐式形参 this，可以等价地认为编译器将该调用重写成了以下形式：
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//伪代码，用于说明调用成员函数的实际执行过程
Sales_data::isbn(&total)
其中，调用 Sales_data 的 isbn 成员时传入了 total 的地址。
在成员函数内部，我们可以直接使用调用该函数的对象的成员，而无须通过成员访问运算符来做到这一点，因为 this 所指的正是这个对象。任何对类成员的直接访问都被看作是对 this 的隐式引用，也就是说，当 isbn 使用 bookNo 时，它隐式地使用 this 指向的成员，就像我们书写了 this->bookNo 一样。
对于我们来说，this 形参是隐式定义的。实际上，任何自定义名为 this 的参数或变量的行为都是非法的。我们可以在成员函数体内部使用 this，因此尽管没有必要，我们还是能把 isbn 定义成如下形式：
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std::string isbn() const { return this->bookNo; }
因为 this 的目的总是指向“这个”对象，所以 this 是一个常量指针（参见2.4.2节，第56页），我们不允许改变 this 中保存的地址。
构造函数
初始化列表的成员初始化顺序:
C++ 初始化类成员时，是按照声明的顺序初始化的，而不是按照出现在初始化列表中的顺序。
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class CMyClass {
CMyClass(int x, int y);
int m_x;
int m_y;
};
CMyClass::CMyClass(int x, int y) : m_y(y), m_x(m_y)
{
};
你可能以为上面的代码将会首先做 m_y=I，然后做 m_x=m_y，最后它们有相同的值。但是编译器先初始化 m_x，然后是 m_y,，因为它们是按这样的顺序声明的。结果是 m_x 将有一个不可预测的值。有两种方法避免它，一个是总是按照你希望它们被初始化的顺序声明成员，第二个是，如果你决定使用初始化列表，总是按照它们声明的顺序罗列这些成员。这将有助于消除混淆。
注意：
如果多参数构造函数的函数体实现中，变量的赋值依赖于其他变量，此时如果构造函数初始化列表的顺序要跟你在类声明的顺序要一致，否则将会出现成员变量初始化错误的情况。
拷贝构造函数
拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，它在创建对象时，是使用同一类中之前创建的对象来初始化新创建的对象。拷贝构造函数通常用于：
-
通过使用另一个同类型的对象来初始化新创建的对象。
-
复制对象把它作为参数传递给函数。
-
复制对象，并从函数返回这个对象。
如果在类中没有定义拷贝构造函数，编译器会自行定义一个。如果类带有指针变量，并有动态内存分配，则它必须有一个拷贝构造函数。拷贝构造函数的最常见形式如下：
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classname (const classname &obj) {
// 构造函数的主体
}
在这里，obj 是一个对象引用，该对象是用于初始化另一个对象的。
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#include <iostream>
using namespace std;
class Line
{
public:
int getLength( void );
Line( int len ); // 简单的构造函数
Line( const Line &obj); // 拷贝构造函数
~Line(); // 析构函数
private:
int *ptr;
};
// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line(int len)
{
cout << "调用构造函数" << endl;
// 为指针分配内存
ptr = new int;
*ptr = len;
}
Line::Line(const Line &obj)
{
cout << "调用拷贝构造函数并为指针 ptr 分配内存" << endl;
ptr = new int;
*ptr = *obj.ptr; // 拷贝值
}
Line::~Line(void)
{
cout << "释放内存" << endl;
delete ptr;
}
int Line::getLength( void )
{
return *ptr;
}
void display(Line obj)
{
cout << "line 大小 : " << obj.getLength() <<endl;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
Line line(10);
display(line);
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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调用构造函数
调用拷贝构造函数并为指针 ptr 分配内存
调用拷贝构造函数并为指针 ptr 分配内存
line 大小 : 10
释放内存
调用拷贝构造函数并为指针 ptr 分配内存
line 大小 : 10
释放内存
释放内存
释放内存
C++支持两种初始化形式：
拷贝初始化 int a = 5; 和直接初始化 int a(5); 对于其他类型没有什么区别，对于类类型直接初始化直接调用实参匹配的构造函数，拷贝初始化总是调用拷贝构造函数，也就是说：
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A x(2); //直接初始化，调用构造函数
A y = x; //拷贝初始化，调用拷贝构造函数
必须定义拷贝构造函数的情况：
只包含类类型成员或内置类型（但不是指针类型）成员的类，无须显式地定义拷贝构造函数也可以拷贝；有的类有一个数据成员是指针，或者是有成员表示在构造函数中分配的其他资源，这两种情况下都必须定义拷贝构造函数。
什么情况使用拷贝构造函数：
类的对象需要拷贝时，拷贝构造函数将会被调用。以下情况都会调用拷贝构造函数：
- （1）一个对象以值传递的方式传入函数体
- （2）一个对象以值传递的方式从函数返回
- （3）一个对象需要通过另外一个对象进行初始化。
类访问修饰符
数据封装是面向对象编程的一个重要特点，它防止函数直接访问类类型的内部成员。类成员的访问限制是通过在类主体内部对各个区域标记 public、private、protected 来指定的。关键字 public、private、protected 称为访问修饰符。
一个类可以有多个 public、protected 或 private 标记区域。每个标记区域在下一个标记区域开始之前或者在遇到类主体结束右括号之前都是有效的。成员和类的默认访问修饰符是 private。
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class Base {
public:
// 公有成员
protected:
// 受保护成员
private:
// 私有成员
};
继承中的特点
有public, protected, private三种继承方式，它们相应地改变了基类成员的访问属性。
-
1.public 继承：基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：public, protected, private
-
2.protected 继承：基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：protected, protected, private
-
3.private 继承：基类 public 成员，protected 成员，private 成员的访问属性在派生类中分别变成：private, private, private
但无论哪种继承方式，上面两点都没有改变：
-
1.private 成员只能被本类成员（类内）和友元访问，不能被派生类访问；
-
2.protected 成员可以被派生类访问。
友元函数
类的友元函数是定义在类外部，但有权访问类的所有私有（private）成员和保护（protected）成员。尽管友元函数的原型有在类的定义中出现过，但是友元函数并不是成员函数。
友元可以是一个函数，该函数被称为友元函数；友元也可以是一个类，该类被称为友元类，在这种情况下，整个类及其所有成员都是友元。
如果要声明函数为一个类的友元，需要在类定义中该函数原型前使用关键字 friend，如下所示：
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class Box
{
double width;
public:
double length;
friend void printWidth( Box box );
void setWidth( double wid );
};
声明类 ClassTwo 的所有成员函数作为类 ClassOne 的友元，需要在类 ClassOne 的定义中放置如下声明：
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friend class ClassTwo;
因为友元函数没有this指针，则参数要有三种情况：
-
要访问非static成员时，需要对象做参数；
-
要访问static成员或全局变量时，则不需要对象做参数；
-
如果做参数的对象是全局对象，则不需要对象做参数.
可以直接调用友元函数，不需要通过对象或指针.
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#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
double width;
public:
friend void printWidth(Box box);
friend class BigBox;
void setWidth(double wid);
};
class BigBox
{
public :
void Print(int width, Box &box)
{
// BigBox是Box的友元类，它可以直接访问Box类的任何成员
box.setWidth(width);
cout << "Width of box : " << box.width << endl;
}
};
// 成员函数定义
void Box::setWidth(double wid)
{
width = wid;
}
// 请注意：printWidth() 不是任何类的成员函数
void printWidth(Box box)
{
/* 因为 printWidth() 是 Box 的友元，它可以直接访问该类的任何成员 */
cout << "Width of box : " << box.width << endl;
}
// 程序的主函数
int main()
{
Box box;
BigBox big;
// 使用成员函数设置宽度
box.setWidth(10.0);
// 使用友元函数输出宽度
printWidth(box);
// 使用友元类中的方法设置宽度
big.Print(20, box);
getchar();
return 0;
}
内联函数
C++ 内联函数是通常与类一起使用。如果一个函数是内联的，那么在编译时，编译器会把该函数的代码副本放置在每个调用该函数的地方。
对内联函数进行任何修改，都需要重新编译函数的所有客户端，因为编译器需要重新更换一次所有的代码，否则将会继续使用旧的函数。
如果想把一个函数定义为内联函数，则需要在函数名前面放置关键字 inline，在调用函数之前需要对函数进行定义。如果已定义的函数多于一行，编译器会忽略 inline 限定符。
在类定义中的定义的函数都是内联函数，即使没有使用 inline 说明符。
下面是一个实例，使用内联函数来返回两个数中的最大值：
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#include <iostream>
using namespace std;
inline int Max(int x, int y)
{
return (x > y)? x : y;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
cout << "Max (20,10): " << Max(20,10) << endl;
cout << "Max (0,200): " << Max(0,200) << endl;
cout << "Max (100,1010): " << Max(100,1010) << endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Max (20,10): 20
Max (0,200): 200
Max (100,1010): 1010
引入内联函数的目的是为了解决程序中函数调用的效率问题，这么说吧，程序在编译器编译的时候，编译器将程序中出现的内联函数的调用表达式用内联函数的函数体进行替换，而对于其他的函数，都是在运行时候才被替代。这其实就是个空间代价换时间的节省。
所以内联函数一般都是1-5行的小函数。在使用内联函数时要留神：
1.在内联函数内不允许使用循环语句和开关语句；
2.内联函数的定义必须出现在内联函数第一次调用之前；
3.类结构中所在的类说明内部定义的函数是内联函数。
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Tip： 只有当函数只有 10 行甚至更少时才将其定义为内联函数.
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定义: 当函数被声明为内联函数之后, 编译器会将其内联展开, 而不是按通常的函数调用机制进行调用.
-
优点: 当函数体比较小的时候, 内联该函数可以令目标代码更加高效. 对于存取函数以及其它函数体比较短, 性能关键的函数, 鼓励使用内联.
-
缺点: 滥用内联将导致程序变慢. 内联可能使目标代码量或增或减, 这取决于内联函数的大小. 内联非常短小的存取函数通常会减少代码大小, 但内联一个相当大的函数将戏剧性的增加代码大小. 现代处理器由于更好的利用了指令缓存, 小巧的代码往往执行更快。
-
结论: 一个较为合理的经验准则是, 不要内联超过 10 行的函数. 谨慎对待析构函数, 析构函数往往比其表面看起来要更长, 因为有隐含的成员和基类析构函数被调用!
另一个实用的经验准则:
内联那些包含循环或 switch 语句的函数常常是得不偿失 (除非在大多数情况下, 这些循环或 switch 语句从不被执行).
有些函数即使声明为内联的也不一定会被编译器内联, 这点很重要; 比如虚函数和递归函数就不会被正常内联.
-
通常, 递归函数不应该声明成内联函数.(递归调用堆栈的展开并不像循环那么简单, 比如递归层数在编译时可能是未知的, 大多数编译器都不支持内联递归函数).
-
虚函数内联的主要原因则是想把它的函数体放在类定义内, 为了图个方便, 抑或是当作文档描述其行为, 比如精短的存取函数.
类的静态成员
我们可以使用 static 关键字来把类成员定义为静态的。当我们声明类的成员为静态时，这意味着无论创建多少个类的对象，静态成员都只有一个副本。
静态成员在类的所有对象中是共享的。如果不存在其他的初始化语句，在创建第一个对象时，所有的静态数据都会被初始化为零。我们不能把静态成员的初始化放置在类的定义中，但是可以在类的外部通过使用范围解析运算符 :: 来重新声明静态变量从而对它进行初始化，如下面的实例所示。
下面的实例有助于更好地理解静态成员数据的概念：
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#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
public:
static int objectCount;
// 构造函数定义
Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
{
cout <<"Constructor called." << endl;
length = l;
breadth = b;
height = h;
// 每次创建对象时增加 1
objectCount++;
}
double Volume()
{
return length * breadth * height;
}
private:
double length; // 长度
double breadth; // 宽度
double height; // 高度
};
// 初始化类 Box 的静态成员
int Box::objectCount = 0;
int main(void)
{
Box Box1(3.3, 1.2, 1.5); // 声明 box1
Box Box2(8.5, 6.0, 2.0); // 声明 box2
// 输出对象的总数
cout << "Total objects: " << Box::objectCount << endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Constructor called.
Constructor called.
Total objects: 2
静态成员函数
如果把函数成员声明为静态的，就可以把函数与类的任何特定对象独立开来。静态成员函数即使在类对象不存在的情况下也能被调用，静态函数只要使用类名加范围解析运算符 :: 就可以访问。
静态成员函数只能访问静态成员数据、其他静态成员函数和类外部的其他函数。
静态成员函数有一个类范围，他们不能访问类的 this 指针。您可以使用静态成员函数来判断类的某些对象是否已被创建。
静态成员函数与普通成员函数的区别：
静态成员函数没有 this 指针，只能访问静态成员（包括静态成员变量和静态成员函数）。
普通成员函数有 this 指针，可以访问类中的任意成员；而静态成员函数没有 this 指针。
下面的实例有助于更好地理解静态成员函数的概念：
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#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
public:
static int objectCount;
// 构造函数定义
Box(double l=2.0, double b=2.0, double h=2.0)
{
cout <<"Constructor called." << endl;
length = l;
breadth = b;
height = h;
// 每次创建对象时增加 1
objectCount++;
}
double Volume()
{
return length * breadth * height;
}
static int getCount()
{
return objectCount;
}
private:
double length; // 长度
double breadth; // 宽度
double height; // 高度
};
// 初始化类 Box 的静态成员
int Box::objectCount = 0;
int main(void)
{
// 在创建对象之前输出对象的总数
cout << "Inital Stage Count: " << Box::getCount() << endl;
Box Box1(3.3, 1.2, 1.5); // 声明 box1
Box Box2(8.5, 6.0, 2.0); // 声明 box2
// 在创建对象之后输出对象的总数
cout << "Final Stage Count: " << Box::getCount() << endl;
return 0;
}
对类中静态变量的初始化始终令人迷惑不解。在这总结分享一下。
类中特殊成员变量的初始化问题：
- 常量变量：必须通过构造函数参数列表进行初始化。
- 引用变量：必须通过构造函数参数列表进行初始化。
- 普通静态变量：要在类外通过”::”初始化。
- 静态整型常量：可以直接在定义的时候初始化。
- 静态非整型常量：不能直接在定义的时候初始化。要在类外通过”::”初始化。
继承访问控制和继承
派生类可以访问基类中所有的非私有成员。因此基类成员如果不想被派生类的成员函数访问，则应在基类中声明为 private。
我们可以根据访问权限总结出不同的访问类型，如下所示：
| 访问 | public | protected | private |
|---|---|---|---|
| 同一个类 | yes | yes | yes |
| 派生类 | yes | yes | no |
| 外部的类 | yes | no | no |
一个派生类继承了所有的基类方法，但下列情况除外：
- 基类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。
- 基类的重载运算符。
- 基类的友元函数。
多继承
多继承即一个子类可以有多个父类，它继承了多个父类的特性。
C++ 类可以从多个类继承成员，语法如下：
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class <派生类名>:<继承方式1><基类名1>,<继承方式2><基类名2>,…
{
<派生类类体>
};
其中，访问修饰符继承方式是 public、protected 或 private 其中的一个，用来修饰每个基类，各个基类之间用逗号分隔，如上所示。现在让我们一起看看下面的实例：
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#include <iostream>
using namespace std;
// 基类 Shape
class Shape
{
public:
void setWidth(int w)
{
width = w;
}
void setHeight(int h)
{
height = h;
}
protected:
int width;
int height;
};
// 基类 PaintCost
class PaintCost
{
public:
int getCost(int area)
{
return area * 70;
}
};
// 派生类
class Rectangle: public Shape, public PaintCost
{
public:
int getArea()
{
return (width * height);
}
};
int main(void)
{
Rectangle Rect;
int area;
Rect.setWidth(5);
Rect.setHeight(7);
area = Rect.getArea();
// 输出对象的面积
cout << "Total area: " << Rect.getArea() << endl;
// 输出总花费
cout << "Total paint cost: $" << Rect.getCost(area) << endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Total area: 35
Total paint cost: $2450
虚继承
多继承(环状继承),A->D, B->D, C->(A，B)，例如：
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class D{......};
class B: public D{......};
class A: public D{......};
class C: public B, public A{.....};
这个继承会使D创建两个对象,要解决上面问题就要用虚拟继承格式.
格式：class 类名: virtual 继承方式 父类名
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class D{......};
class B: virtual public D{......};
class A: virtual public D{......};
class C: public B, public A{.....};
虚继承–（在创建对象的时候会创建一个虚表）在创建父类对象的时候
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A:virtual public D
B:virtual public D
实例：
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#include <iostream>
using namespace std;
//基类
class D
{
public:
D(){cout<<"D()"<<endl;}
~D(){cout<<"~D()"<<endl;}
protected:
int d;
};
class B:virtual public D
{
public:
B(){cout<<"B()"<<endl;}
~B(){cout<<"~B()"<<endl;}
protected:
int b;
};
class A:virtual public D
{
public:
A(){cout<<"A()"<<endl;}
~A(){cout<<"~A()"<<endl;}
protected:
int a;
};
class C:public B, public A
{
public:
C(){cout<<"C()"<<endl;}
~C(){cout<<"~C()"<<endl;}
protected:
int c;
};
int main()
{
cout << "Hello World!" << endl;
C c; //D, B, A ,C
cout<<sizeof(c)<<endl;
return 0;
}
运算符重载
您可以重定义或重载大部分 C++ 内置的运算符。这样，您就能使用自定义类型的运算符。
重载的运算符是带有特殊名称的函数，函数名是由关键字 operator 和其后要重载的运算符符号构成的。与其他函数一样，重载运算符有一个返回类型和一个参数列表。
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Box operator+(const Box&);
下面的实例使用成员函数演示了运算符重载的概念。在这里，对象作为参数进行传递，对象的属性使用 this 运算符进行访问，如下所示：
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#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
public:
double getVolume(void)
{
return length * breadth * height;
}
void setLength( double len )
{
length = len;
}
void setBreadth( double bre )
{
breadth = bre;
}
void setHeight( double hei )
{
height = hei;
}
// 重载 + 运算符，用于把两个 Box 对象相加
Box operator+(const Box& b)
{
Box box;
box.length = this->length + b.length;
box.breadth = this->breadth + b.breadth;
box.height = this->height + b.height;
return box;
}
private:
double length; // 长度
double breadth; // 宽度
double height; // 高度
};
// 程序的主函数
int main( )
{
Box Box1; // 声明 Box1，类型为 Box
Box Box2; // 声明 Box2，类型为 Box
Box Box3; // 声明 Box3，类型为 Box
double volume = 0.0; // 把体积存储在该变量中
// Box1 详述
Box1.setLength(6.0);
Box1.setBreadth(7.0);
Box1.setHeight(5.0);
// Box2 详述
Box2.setLength(12.0);
Box2.setBreadth(13.0);
Box2.setHeight(10.0);
// Box1 的体积
volume = Box1.getVolume();
cout << "Volume of Box1 : " << volume <<endl;
// Box2 的体积
volume = Box2.getVolume();
cout << "Volume of Box2 : " << volume <<endl;
// 把两个对象相加，得到 Box3
Box3 = Box1 + Box2;
// Box3 的体积
volume = Box3.getVolume();
cout << "Volume of Box3 : " << volume <<endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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3
Volume of Box1 : 210
Volume of Box2 : 1560
Volume of Box3 : 5400
可重载运算符/不可重载运算符
下面是不可重载的运算符列表：
.：成员访问运算符.*,->*：成员指针访问运算符::：域运算符sizeof：长度运算符?:：条件运算符#： 预处理符号
下面是可重载的运算符列表：
值得注意的是:
- 1、运算重载符不可以改变语法结构。
- 2、运算重载符不可以改变操作数的个数。
- 3、运算重载符不可以改变优先级。
- 4、运算重载符不可以改变结合性。
类重载、覆盖、重定义之间的区别：
重载指的是函数具有的不同的参数列表，而函数名相同的函数。重载要求参数列表必须不同，比如参数的类型不同、参数的个数不同、参数的顺序不同。如果仅仅是函数的返回值不同是没办法重载的，因为重载要求参数列表必须不同。（发生在同一个类里）
覆盖是存在类中，子类重写从基类继承过来的函数。被重写的函数不能是static的。必须是virtual的。但是函数名、返回值、参数列表都必须和基类相同（发生在基类和子类）
重定义也叫做隐藏，子类重新定义父类中有相同名称的非虚函数 ( 参数列表可以不同 ) 。（发生在基类和子类）
多态
多态按字面的意思就是多种形态。当类之间存在层次结构，并且类之间是通过继承关联时，就会用到多态。
C++ 多态意味着调用成员函数时，会根据调用函数的对象的类型来执行不同的函数。
下面的实例中，基类 Shape 被派生为两个类，如下所示：
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#include <iostream>
using namespace std;
class Shape {
protected:
int width, height;
public:
Shape( int a=0, int b=0)
{
width = a;
height = b;
}
int area()
{
cout << "Parent class area :" <<endl;
return 0;
}
};
class Rectangle: public Shape{
public:
Rectangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
int area ()
{
cout << "Rectangle class area :" <<endl;
return (width * height);
}
};
class Triangle: public Shape{
public:
Triangle( int a=0, int b=0):Shape(a, b) { }
int area ()
{
cout << "Triangle class area :" <<endl;
return (width * height / 2);
}
};
// 程序的主函数
int main( )
{
Shape *shape;
Rectangle rec(10,7);
Triangle tri(10,5);
// 存储矩形的地址
shape = &rec;
// 调用矩形的求面积函数 area
shape->area();
// 存储三角形的地址
shape = &tri;
// 调用三角形的求面积函数 area
shape->area();
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Parent class area
Parent class area
导致错误输出的原因是，调用函数 area() 被编译器设置为基类中的版本，这就是所谓的静态多态，或静态链接 - 函数调用在程序执行前就准备好了。有时候这也被称为早绑定，因为 area() 函数在程序编译期间就已经设置好了。
但现在，让我们对程序稍作修改，在 Shape 类中，area() 的声明前放置关键字 virtual，如下所示：
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class Shape {
protected:
int width, height;
public:
Shape( int a=0, int b=0)
{
width = a;
height = b;
}
virtual int area()
{
cout << "Parent class area :" <<endl;
return 0;
}
};
修改后，当编译和执行前面的实例代码时，它会产生以下结果：
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2
Rectangle class area
Triangle class area
此时，编译器看的是指针的内容，而不是它的类型。因此，由于 tri 和 rec类的对象的地址存储在 *shape 中，所以会调用各自的 area() 函数。
正如您所看到的，每个子类都有一个函数 area() 的独立实现。这就是多态的一般使用方式。有了多态，您可以有多个不同的类，都带有同一个名称但具有不同实现的函数，函数的参数甚至可以是相同的。
虚函数
虚函数 是在基类中使用关键字 virtual 声明的函数。在派生类中重新定义基类中定义的虚函数时，会告诉编译器不要静态链接到该函数。
我们想要的是在程序中任意点可以根据所调用的对象类型来选择调用的函数，这种操作被称为动态链接，或后期绑定。
纯虚函数
您可能想要在基类中定义虚函数，以便在派生类中重新定义该函数更好地适用于对象，但是您在基类中又不能对虚函数给出有意义的实现，这个时候就会用到纯虚函数。
我们可以把基类中的虚函数 area() 改写如下：
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class Shape {
protected:
int width, height;
public:
Shape( int a=0, int b=0)
{
width = a;
height = b;
}
// pure virtual function
virtual int area() = 0;// = 0告诉编译器，函数没有主体
};
= 0 告诉编译器，函数没有主体，上面的虚函数是纯虚函数。
C++中, 虚函数可以为private, 并且可以被子类覆盖（因为虚函数表的传递），但子类不能调用父类的private虚函数。虚函数的重载性和它声明的权限无关。
一个成员函数被定义为private属性，标志着其只能被当前类的其他成员函数(或友元函数)所访问。而virtual修饰符则强调父类的成员函数可以在子类中被重写，因为重写之时并没有与父类发生任何的调用关系，故而重写是被允许的。
编译器不检查虚函数的各类属性。被virtual修饰的成员函数，不论他们是private、protect或是public的，都会被统一的放置到虚函数表中。对父类进行派生时，子类会继承到拥有相同偏移地址的虚函数表（相同偏移地址指，各虚函数相对于VPTR指针的偏移），则子类就会被允许对这些虚函数进行重载。且重载时可以给重载函数定义新的属性，例如public，其只标志着该重载函数在该子类中的访问属性为public，和父类的private属性没有任何关系！
纯虚函数可以设计成私有的，不过这样不允许在本类之外的非友元函数中直接调用它，子类中只有覆盖这种纯虚函数的义务，却没有调用它的权利。
小节:
- 1、纯虚函数声明如下：
virtual void funtion1()=0;纯虚函数一定没有定义，纯虚函数用来规范派生类的行为，即接口。包含纯虚函数的类是抽象类，抽象类不能定义实例，但可以声明指向实现该抽象类的具体类的指针或引用。
- 2、虚函数声明如下：
virtual ReturnType FunctionName(Parameter)虚函数必须实现，如果不实现，编译器将报错，错误提示为：
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error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)"
- 3、对于虚函数来说，父类和子类都有各自的版本。由多态方式调用的时候动态绑定。
- 4、实现了纯虚函数的子类，该纯虚函数在子类中就编程了虚函数，子类的子类即孙子类可以覆盖该虚函数，由多态方式调用的时候动态绑定。
- 5、虚函数是C++中用于实现多态
(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。
- 6、在有动态分配堆上内存的时候，析构函数必须是虚函数，但没有必要是纯虚的。
- 7、友元不是成员函数，只有成员函数才可以是虚拟的，因此友元不能是虚拟函数。但可以通过让友元函数调用虚拟成员函数来解决友元的虚拟问题。
- 8、析构函数应当是虚函数，将调用相应对象类型的析构函数，因此，如果指针指向的是子类对象，将调用子类的析构函数，然后自动调用基类的析构函数。
数据抽象
数据抽象是指，只向外界提供关键信息，并隐藏其后台的实现细节，即只表现必要的信息而不呈现细节。
数据抽象是一种依赖于接口和实现分离的编程（设计）技术。
在 C++ 中，我们使用类来定义我们自己的抽象数据类型（ADT）。您可以使用类 iostream 的 cout 对象来输出数据到标准输出，如下所示：
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#include <iostream>
using namespace std;
int main( )
{
cout << "Hello C++" <<endl;
return 0;
}
在这里，您不需要理解 cout 是如何在用户的屏幕上显示文本。您只需要知道公共接口即可，cout 的底层实现可以自由改变。
访问标签强制抽象
在 C++ 中，我们使用访问标签来定义类的抽象接口。一个类可以包含零个或多个访问标签：
- 使用公共标签定义的成员都可以访问该程序的所有部分。一个类型的数据抽象视图是由它的公共成员来定义的。
- 使用私有标签定义的成员无法访问到使用类的代码。私有部分对使用类型的代码隐藏了实现细节。
访问标签出现的频率没有限制。每个访问标签指定了紧随其后的成员定义的访问级别。指定的访问级别会一直有效，直到遇到下一个访问标签或者遇到类主体的关闭右括号为止。
数据抽象的好处
数据抽象有两个重要的优势：
类的内部受到保护，不会因无意的用户级错误导致对象状态受损。 类实现可能随着时间的推移而发生变化，以便应对不断变化的需求，或者应对那些要求不改变用户级代码的错误报告。 如果只在类的私有部分定义数据成员，编写该类的作者就可以随意更改数据。如果实现发生改变，则只需要检查类的代码，看看这个改变会导致哪些影响。如果数据是公有的，则任何直接访问旧表示形式的数据成员的函数都可能受到影响。
数据抽象的实例
C++ 程序中，任何带有公有和私有成员的类都可以作为数据抽象的实例。请看下面的实例：
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#include <iostream>
using namespace std;
class Adder{
public:
// 构造函数
Adder(int i = 0)
{
total = i;
}
// 对外的接口
void addNum(int number)
{
total += number;
}
// 对外的接口
int getTotal()
{
return total;
};
private:
// 对外隐藏的数据
int total;
};
int main( )
{
Adder a;
a.addNum(10);
a.addNum(20);
a.addNum(30);
cout << "Total " << a.getTotal() <<endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Total 60
上面的类把数字相加，并返回总和。公有成员 addNum 和 getTotal 是对外的接口，用户需要知道它们以便使用类。私有成员 total 是用户不需要了解的，但又是类能正常工作所必需的。
设计策略
抽象把代码分离为接口和实现。所以在设计组件时，必须保持接口独立于实现，这样，如果改变底层实现，接口也将保持不变。
在这种情况下，不管任何程序使用接口，接口都不会受到影响，只需要将最新的实现重新编译即可
数据封装
所有的 C++ 程序都有以下两个基本要素：
- 程序语句（代码）：这是程序中执行动作的部分，它们被称为函数。
- 程序数据：数据是程序的信息，会受到程序函数的影响。
封装是面向对象编程中的把数据和操作数据的函数绑定在一起的一个概念，这样能避免受到外界的干扰和误用，从而确保了安全。数据封装引申出了另一个重要的 OOP 概念，即数据隐藏。
数据封装是一种把数据和操作数据的函数捆绑在一起的机制，数据抽象是一种仅向用户暴露接口而把具体的实现细节隐藏起来的机制。
C++ 通过创建类来支持封装和数据隐藏（public、protected、private）。我们已经知道，类包含私有成员（private）、保护成员（protected）和公有成员（public）成员。默认情况下，在类中定义的所有项目都是私有的。例如：
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class Box
{
public:
double getVolume(void)
{
return length * breadth * height;
}
private:
double length; // 长度
double breadth; // 宽度
double height; // 高度
};
变量 length、breadth 和 height 都是私有的（private）。这意味着它们只能被 Box 类中的其他成员访问，而不能被程序中其他部分访问。这是实现封装的一种方式。
接口（抽象类）
接口描述了类的行为和功能，而不需要完成类的特定实现。
C++ 接口是使用抽象类来实现的，抽象类与数据抽象互不混淆，数据抽象是一个把实现细节与相关的数据分离开的概念。
如果类中至少有一个函数被声明为纯虚函数，则这个类就是抽象类。纯虚函数是通过在声明中使用 "= 0" 来指定的，如下所示：
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class Box
{
public:
// 纯虚函数
virtual double getVolume() = 0;
private:
double length; // 长度
double breadth; // 宽度
double height; // 高度
};
设计抽象类（通常称为 ABC）的目的，是为了给其他类提供一个可以继承的适当的基类。
抽象类不能被用于实例化对象，它只能作为接口使用。
如果试图实例化一个抽象类的对象，会导致编译错误。
因此，如果一个 ABC 的子类需要被实例化，则必须实现每个虚函数，这也意味着 C++ 支持使用 ABC 声明接口。如果没有在派生类中重写纯虚函数，就尝试实例化该类的对象，会导致编译错误。
可用于实例化对象的类被称为具体类。
抽象类的实例
请看下面的实例，基类 Shape 提供了一个接口 getArea()，在两个派生类 Rectangle 和 Triangle 中分别实现了 getArea()：
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#include <iostream>
using namespace std;
// 基类
class Shape
{
public:
// 提供接口框架的纯虚函数
virtual int getArea() = 0;
void setWidth(int w)
{
width = w;
}
void setHeight(int h)
{
height = h;
}
protected:
int width;
int height;
};
// 派生类
class Rectangle: public Shape
{
public:
int getArea()
{
return (width * height);
}
};
class Triangle: public Shape
{
public:
int getArea()
{
return (width * height)/2;
}
};
int main(void)
{
Rectangle Rect;
Triangle Tri;
Rect.setWidth(5);
Rect.setHeight(7);
// 输出对象的面积
cout << "Total Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;
Tri.setWidth(5);
Tri.setHeight(7);
// 输出对象的面积
cout << "Total Triangle area: " << Tri.getArea() << endl;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
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Total Rectangle area: 35
Total Triangle area: 17
从上面的实例中，我们可以看到一个抽象类是如何定义一个接口 getArea()，两个派生类是如何通过不同的计算面积的算法来实现这个相同的函数.
设计策略
面向对象的系统可能会使用一个抽象基类为所有的外部应用程序提供一个适当的、通用的、标准化的接口。然后，派生类通过继承抽象基类，就把所有类似的操作都继承下来。
外部应用程序提供的功能（即公有函数）在抽象基类中是以纯虚函数的形式存在的。这些纯虚函数在相应的派生类中被实现。
这个架构也使得新的应用程序可以很容易地被添加到系统中，即使是在系统被定义之后依然可以如此。
