第4课：C++函数与类讲义课件.pptx

1、灵训教育灵训教育C+C+语言基础语言基础第第4 4课课：C+C+函数函数与类与类2023-5-232第第5 5章、函数章、函数5.1 5.1 函数的定义与使用函数的定义与使用5.2 5.2 函数重载函数重载5.3 5.3 函数指针函数指针第第6 6章、类章、类6.1 6.1 成员与访问控制成员与访问控制6.2 6.2 拷贝构造、赋值，类型转换拷贝构造、赋值，类型转换6.3 6.3 右值引用，移动构造、赋值右值引用，移动构造、赋值6.4 6.4 嵌套类、局部类嵌套类、局部类6.5 6.5 类型别名、友元类型别名、友元6.6 6.6 继承、多重继承继承、多重继承6.7 6.7 多态多态6.8 6.

2、8 限定符限定符2023-5-233 熟悉熟悉C+C+函数和类的概念（函数和类的概念（函数函数，重载重载，函数指针函数指针，类类，继承继承，构造函数构造函数，析构函数析构函数，虚函数虚函数，纯虚函数纯虚函数，右值引用右值引用，抽象基类抽象基类，接口接口，覆盖覆盖，隐藏隐藏，多重继承多重继承，虚基类虚基类）。）。掌握掌握C+C+的语法关键字：的语法关键字：protectedprotected、privateprivate、typedeftypedef、friendfriend、staticstatic、constconst、constexprconstexpr、mutablemutable、vo

3、latilevolatile、explicitexplicit、noexceptnoexcept、virtualvirtual、overrideoverride、finalfinal、thread_localthread_local、virtual、override、final。2023-5-234 5 5.1 .1 函数的定义与使用函数的定义与使用5 5.2 2 函数重载函数重载5 5.3 3 函数指针函数指针接第接第1.51.5节，本章将详细讲解函数的相关语法概念节，本章将详细讲解函数的相关语法概念。2023-5-2355 5.1 1.1 .1 全局函数全局函数5.1.2 5.1.2 形参

4、、实参、返回值形参、实参、返回值5.1.3 5.1.3 成员函数成员函数5.1.4 5.1.4 局部函数（局部函数（lambdalambda）2023-5-236 在程序结构中，全局函数需要首先定义（或声明），然后在具体的实现文件中实现代码，之后才可以在其他代码中调用。全局函数在调用时，可以使用命名空间加界定运算符符的方式引用，或直接用界定运算符引用，防止与同名的成员函数混淆。一个函数可以被另外一个函数调用，当函数直接或间接调用到自己时，也称为递归调用，要特别注意递归调用产生的死循环，会导致栈溢出。函数的实现代码只能是一份，可以在多处声明，多次调用，调用前必须首先声明，如果函数的实现部分在函数

5、的调用部分之前，则函数的声明可省略。函数在声明时，可以添加extern关键字限定。函数在实现时，如果添加static关键字限定，表示该函数是静态全局函数（内部函数），只能在该实现文件内部使用，不能被声明调用。不建议滥用全局函数。2023-5-237 函数在定义（或声明）、实现部分定义的参数是形参，在调用的部分带入的参数是实参；实参与形参要一一对应；可以从右向左为形参定义默认值，在实参调用时，有默认值的形参可以不指定实参。一般形参的改变不会影响到实参，不过可以将形参定义为引用类型，这样在函数体内改变形参的值，可以最终影响实参。函数实参的求值顺序是从右向左。一个函数可以有且只能有一个返回值，该返回

6、值必须通过return关键字返回，且必须与函数定义的返回值类型一致，返回值可以参与表达式运算；如果函数没有返回值，可以将返回值类型定义为void型，函数仍然可以使用return返回。建议一个函数自有一个出口，对于有返回值的函数，用一个return语句，对于无返回值的函数，无return语句。2023-5-238定义在类中的函数被称为成员函数。成员函数不能被外部声明引用，只能被定义一次，实现一次，可被调用多次。成员函数在定义时，可以直接编写代码（不建议），也可以分离到外部，在实现文件中编写代码；如果函数在外部编写代码，需要加上类名的界定。在成员函数内部可以使用类的数据成员；在成员函数内部还隐含一

7、个形参this，表示该类的实例对象指针。成员函数在被调用时，需要使用一个实例化的类对象变量加成员引用运算符，该变量的指针被作为this的实参传递给成员函数，成员函数操作的所有数据成员全通过this指针获取。（考虑下，用空指针引用成员函数的情况）成员函数在类中定义时，如果加上static关键字，被称为静态成员函数。静态成员函数类似全局函数，不隐含this指针，不得使用数据成员，可以使用静态数据成员，使用时需要用类加界定运算符。2023-5-239C+没有子函数的概念，不过C+11标准中，增加了lambda表达式的语法概念。可以在一个函数内部定义一个局部函数，定义形式如下：捕获列表(形参列表)-返

8、回值类型函数体代码;捕获列表：获取上级函数的局部变量。使用&表示以引用的方式获取，使用=表示以值的方式获取；也可以具体指定上级函数的局部变量名。形参列表、返回值类型、函数体：与正常函数定义形式一样。lambda表达式需要赋值给一个变量（函数对象），才可以正常使用。2023-5-2310不使用循环，仅使用函数，实现从1加到100。2023-5-23115 5.2 2.1 .1 函数重载定义函数重载定义5.2.2 5.2.2 实参匹配实参匹配2023-5-2312在相同作用域中的函数，如果名称相同，形参不同，则称为函数重载。形参不同指形参的类型或数量不同。运算符重载可以看作是一种函数重载。2023

9、-5-2313函数重载在使用时，C+编译器会根据实参与形参的类型匹配程度最接近的函数。如果两个函数匹配程度一样，则会产生二义性的编译错误。2023-5-23145 5.3 3.1 .1 函数指针的定义函数指针的定义5.3.2 5.3.2 函数重载的指针函数重载的指针5.3.3 5.3.3 运算符重载的指针运算符重载的指针2023-5-2315函数指针的定义形式类似于函数声明，将函数名替换为指针。函数指针是个指针类型的变量，用取地址运算符获取函数的地址；调用时，与普通函数的调用方式相同。函数指针只针对全局函数和静态成员函数。注意，由于函数调用运算符的优先级较高，解地址运算符与函数指针需要用括号括

10、起来。2023-5-2316函数重载在获取函数指针时，也使用最匹配原则，有时也可以使用强制类型转换。2023-5-2317运算符重载与函数有相同的特性，也可以赋值给一个函数指针变量。2023-5-2318 6 6.1 .1 成员与访问控制成员与访问控制6 6.2 2 拷贝构造、赋值，类型转换拷贝构造、赋值，类型转换 6 6.3 3 右值引用，移动构造、赋值右值引用，移动构造、赋值 6 6.4 4 嵌套类、局部类嵌套类、局部类 6 6.5 5 类型别名、类型别名、友元友元 6 6.6 6 继承、多重继承继承、多重继承 6 6.7 7 多态多态 6 6.8 8 限定符限定符接第接第1.31.3节，

11、本章详细讲解类的语法概念节，本章详细讲解类的语法概念。2023-5-23196 6.1 1.1 .1 构造、析构函数构造、析构函数6.1.2 6.1.2 数据成员、数据成员、成员函数成员函数6.1.3 6.1.3 访问控制访问控制6.1.4 6.1.4 成员指针成员指针2023-5-2320每个类都会有构造函数和析构函数，如果用户未定义，C+编译器会自动生成默认的无参数的构造、析构函数。用户可以定义自己的构造、析构函数，构造函数可以带参数，析构函数不能有参数。如果自定义的无参数的构造、析构函数，希望保留与默认相同的功能，可以使用default关键字，如果希望删除默认的构造、析构函数，可以使用d

12、elete关键字。类的成员变量，可以在构造函数的初始化列表中赋初值，赋值的顺序与定义的顺序相同。类实例对象在创建的时候，构造函数被调用，销毁的时候，析构函数被调用。2023-5-2321不用循环语句，不使用递归，从1打印到100。2023-5-2322类中的函数成员被称为成员函数，包括普通成员函数和静态成员函数。类中的数据成员，包括成员变量、成员常量、成员引用、静态成员变量等；数据成员可在定义时，直接赋初值，也可以在构造函数的初始化列表里赋初值。静态成员变量需要在实现文件中赋初值。成员引用只能在构造函数的初始化列表中赋初值。2023-5-2323C+的类成员，有三种访问控制类型：私有priva

13、te、保护protected、公有public。private：私有，只能被本类中的成员函数访问。protected：保护，只能被本类及子类中的成员函数访问。public：可被所有的函数访问。2023-5-2324严格上说，成员指针并不真正属于指针，只不过是在类中的偏移量。定义方式相对于真正的指针，需要在指针前加上类界定。成员指针定义好并赋值后，可以使用类实例对象变量加上成员指针运算符引用。2023-5-23256 6.2 2.1 .1 拷贝构造拷贝构造6.2.2 6.2.2 拷贝赋值拷贝赋值6.2.3 6.2.3 类型转换类型转换2023-5-2326拷贝构造函数的形参类型是本身类的引用，用

14、于使用一个已有的类对象实例克隆出一个的类对象实例。如果未定义拷贝构造，C+编译器会自动生成一个默认的拷贝构造，可以使用delete关键字删除。2023-5-2327拷贝赋值就是类中重载了赋值运算符，用于将一个类对象实例的数据赋值给另一个类对象实例。如果未定义拷贝赋值，C+编译器会自动生成一个默认的拷贝赋值，可以使用delete关键字删除。2023-5-2328带一个形参的构造函数，用于在表达式中将形参的类型转换为类本身的类型。2023-5-23296 6.3 3.1 .1 右值引用右值引用6.3.2 6.3.2 移动构造移动构造6.3.3 6.3.3 移动赋值移动赋值2023-5-2330接第

15、4.5节，能被赋值的操作数被称为左值，左值代表一个持久存在的对象，可以取地址，可以引用；不能被赋值的操作数被称为右值，常数、常量、临时变量等都是右值，不能取右值的地址，旧的标准也不能引用右值。为了在数据传递过程中，减少拷贝的次数，保证更好的性能，C+11制定了右值引用类型，可以看做是一个复合数据类型，由“&”定义，用于引用一个右值。使用标准库中的std:move函数可以将左值引用转化为右值引用。相对的，使用一个“&”定义的引用，可称为左值引用；左值引用只能引用左值。2023-5-2331 右值引用多用于函数的参数传递，与左值引用一样，减少对象的拷贝次数，提高了性能；与左值引用不同的是，右值引用

16、可以引用右值。右值引用的另一个常用场景，用于把即将销毁的对象中的资源直接移动给接收的变量，就是下一节要讨论的移动构造和移动赋值。2023-5-2332只有一个形参，并且形参类型为类本身的右值引用的构造函数，称为移动构造。用于直接将右值引用中资源移动给自己，而不是拷贝资源。使用移动构造时，要特别注意，原对象的资源已被转移，原对象将不再做资源清理工作。2023-5-2333与移动构造类似，只有一个形参，并且形参类型为类本身的右值引用的赋值运算符重载，称为移动赋值。用于直接将右值引用中资源移动给自己，而不是拷贝资源。2023-5-23346 6.4 4.1 .1 嵌套类嵌套类6.4.2 6.4.2

17、局部类局部类 2023-5-2335C+允许在类内部定义子类，称为嵌套类。相当于命名空间的嵌套。嵌套类与上层的包裹类之间除了嵌套关系外，并没有其他任何关系，是相对独立的。嵌套类在访问时，需要添加上层包裹类的界定。2023-5-2336在函数体内也可以定义类，称为局部类。2023-5-23376 6.5 5.1 .1 类型别名类型别名6 6.5 5.2 2 友元函数友元函数6.5.3 6.5.3 友元类友元类 2023-5-2338使用typedef关键字，可以将繁琐的类型名称定义成一个简单的别名。2023-5-2339使用friend关键字，将一个函数定义为一个类的友元函数，则该函数可以访问类

18、中的任何数据成员，包括私有和保护的。2023-5-2340使用friend关键字，将一个类定义为另一个类的友元类，则该类中的成员函数可以访问另一个类中的任何数据成员，包括私有和保护的。2023-5-23416 6.6 6.1 .1 基类与派生类基类与派生类6 6.6 6.2 2 隐藏、覆盖隐藏、覆盖6.6.3 6.6.3 基类成员的使用基类成员的使用6.6.4 6.6.4 访问权限提升访问权限提升6.6.5 6.6.5 多重继承多重继承6.6.6 6.6.6 虚继承虚继承2023-5-2342 基类与派生类都是类，派生类从基类继承而来，派生类也可以作为另外派生类的基类；派生类将默认包含基类成员

19、中除私有成员外的所有成员，实现了功能的复用。继承的语法形式：class 派生类名称:继承访问控制 基类名称 类体;继承访问控制与类成员的访问控制形式一致，也分为私有、保护、公有三种；用于继承后降低基类成员的访问控制权限；一般用public，表示基类成员的访问控制不变；特殊场合，如果使用protected，表示基类公有成员变为保护成员，私有成员访问控制不变；使用private，表示将基类所有成员变为私有成员。2023-5-2343派生类中如果定义了与基类中相同名称的成员，则基类中的该成员，在派生类中被隐藏。如果要在派生类中使用被隐藏的基类成员，需要加上基类名的界定。针对成员函数，如果基类和派生类

20、中存在形式完全相同的成员函数，则称派生类的该成员函数覆盖基类的对应成员函数（覆盖主要用于虚函数）。考虑一下，成员函数的重载、隐藏、覆盖的区别。2023-5-2344在派生类中（以及在外部使用派生类），基类中的可访问到的成员，和派生类中的成员一样，没有使用上的限制；基类中被隐藏或覆盖的成员，使用前需加上基类名的界定。反过来，在基类中（以及在外部使用基类），则不能使用派生类中的成员（覆盖的虚函数除外）。在派生类的构造函数中的初始化列表中，可以调用基类的构造函数。2023-5-2345在派生类中，可以使用using关键字，将基类中的保护成员提升为公有成员。2023-5-2346C+支持一个派生类从多

21、个基类继承，称为多重继承。多个基类中的成员同时被派生类继承复用，当多个基类中的成员有重名时，在派生类中使用时，需要加上不同基类的名称界定。不建议使用多重继承。2023-5-2347在多重继承中，如果多基类中又存在从共同的上层基类派生，则在最终的派生类中，会存在隔层基类的多份拷贝；如果不希望隔层基类在最终的派生类中有多份拷贝，则需要中间层基类虚继承上层基类，标明该基类为共享基类，在多重继承的最终派生类中，只保留一份拷贝。虚继承的定义，需要在继承访问控制前（或后）加上virtual关键字。2023-5-23486 6.7 7.1 .1 虚函数、纯虚函数虚函数、纯虚函数6.7.2 6.7.2 抽象基

22、类、接口抽象基类、接口6.7.3 6.7.3 多态多态2023-5-2349在基类中，使用virtual关键字限定的函数为虚函数。虚函数可以实现使用基类的指针（或引用）调用派生类中成员函数的能力。在基类中未实现的虚函数被称为纯虚函数，需要在定义时，在虚函数结尾加上“=0”。在派生类中一般要覆盖虚函数，覆盖时，可以加上virtual关键字，也可以不加；建议在派生类中覆盖虚函数时，在结尾处加上override关键字限定，明确表示覆盖基类的虚函数，减少因代码编辑错误，照成的逻辑错误。在派生类的覆盖虚函数的定义的结尾加上final关键字限定，则禁止后续的派生类再覆盖该虚函数。类的析构函数可以定义为虚函

23、数，这样使用delete运算符和基类的指针，就可以销毁派生类对象。类的构造函数不允许定义为虚函数。2023-5-2350定义有纯虚函数的类，被称为抽象基类，抽象基类不能实例化对象。类中仅包含纯虚函数的类，称为接口。2023-5-2351同一个基类可以有多个派生类；可以通过基类的指针（或引用），调用不同派生类中虚成员函数。当同一个基类指针，在不同的场景下，调用不同派生类中的虚成员函数的行为，被称为多态。2023-5-23526.8.1 6.8.1 静态静态staticstatic6.8.2 6.8.2 外部声明外部声明externextern6.8.3 6.8.3 常量常量constconst和

24、和constexprconstexpr6.8.4 6.8.4 可变成员可变成员mutablemutable6.8.5 6.8.5 禁止优化禁止优化volatilevolatile6.8.6 6.8.6 明确类型转换明确类型转换explicitexplicit6.8.7 6.8.7 无异常无异常noexceptnoexcept6.8.8 6.8.8 虚函数虚函数virtualvirtual6.8.9 6.8.9 明确覆盖明确覆盖overrideoverride6.8.10 6.8.10 禁止覆盖（或继承）禁止覆盖（或继承）finalfinal6.8.11 6.8.11 内联函数内联函数inlin

25、einline6.8.12 6.8.12 线程变量线程变量thread_localthread_local2023-5-2353用于定义静态全局函数、静态成员函数、静态成员变量。还可以定义静态局部变量，在函数中使用static关键字定义的变量是静态局部变量，只在函数第一次被调用时，分配内存并赋初值，函数再次被调用时，静态局部变量能保持上次退出函数时，遗留下来的值。2023-5-2354全局函数在定义和实现后，可以在其他位置使用extern关键字声明，并被使用。对于定义的全局变量，也可以使用该关键字声明使用。如果全局函数和全局变量在定义时，被限定为static，则不能在外部用extern声明使用

26、。2023-5-2355常量和常量表达式使用const和constexpr关键字定义。使用const限定，表示在语法层面上限定不可修改。（实际上还是可以通过常量转换、可变成员限定等语法规则改变不可修改的限定）成员函数也可以使用const关键字限定，用于限定this隐含形参的类型。使用constexpr限定，表示在编译器即可得到结果，且该值没有途径可以修改。2023-5-2356当类实例对象变量被定义为常量时，相应的类数据成员也全变为常量，只有被mutable关键字限定的成员变量，仍可以被修改。2023-5-2357volatile关键字告诉编译器不要优化指定的变量。2023-5-2358在类中

27、定义的类型转换函数，在表达式中会隐式转换，使用explicit关键字限定后，该转换将不得不使用明确的类似转换。2023-5-2359noexcept关键字用于限定函数，表示该函数不会抛出异常，C+编译器可以做相应的优化，不为函数生成异常捕捉代码。2023-5-2360virtual关键字用于定义虚函数。2023-5-2361override关键字用于明确定义继承的虚函数。2023-5-2362final关键字用于完结类定义和函数，不允许再被继承或覆盖。2023-5-2363inline关键字用于定义内联函数，该函数并不在栈中被调用，而是直接在调用处展开代码，提供更好的调用性能。2023-5-2364thread_local关键字用于定义线程变量，在不同的线程中会保持不同副本，保证线程的安全。