C语言实现C++类
C 实现 C++ 的面向对象特性（封装、继承、多态）
封装：使用函数指针把属性与方法封装到结构体中
继承：结构体嵌套
多态：父类与子类方法的函数指针不同
explicit（显式）关键字
explicit 修饰构造函数时，可以防止隐式转换和复制初始化
explicit 修饰转换函数时，可以防止隐式转换，但 按语境转换 除外
explicit 使用
struct A
{
A(int) { }
operator bool() const { return true; }
};
struct B
{
explicit B(int) {}
explicit operator bool() const { return true; }
};
void doA(A a) {}
void doB(B b) {}
int main()
{
A a1(1); // OK：直接初始化
A a2 = 1; // OK：复制初始化
A a3{ 1 }; // OK：直接列表初始化
A a4 = { 1 }; // OK：复制列表初始化
A a5 = (A)1; // OK：允许 static_cast 的显式转换
doA(1); // OK：允许从 int 到 A 的隐式转换
if (a1); // OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
bool a6（a1）; // OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
bool a7 = a1; // OK：使用转换函数 A::operator bool() 的从 A 到 bool 的隐式转换
bool a8 = static_cast<bool>(a1); // OK ：static_cast 进行直接初始化
B b1(1); // OK：直接初始化
B b2 = 1; // 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以复制初始化
B b3{ 1 }; // OK：直接列表初始化
B b4 = { 1 }; // 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以复制列表初始化
B b5 = (B)1; // OK：允许 static_cast 的显式转换
doB(1); // 错误：被 explicit 修饰构造函数的对象不可以从 int 到 B 的隐式转换
if (b1); // OK：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象可以从 B 到 bool 的按语境转换
bool b6(b1); // OK：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象可以从 B 到 bool 的按语境转换
bool b7 = b1; // 错误：被 explicit 修饰转换函数 B::operator bool() 的对象不可以隐式转换
bool b8 = static_cast<bool>(b1); // OK：static_cast 进行直接初始化
return 0;
}
friend 友元类和友元函数
能访问私有成员
破坏封装性
友元关系不可传递
友元关系的单向性
友元声明的形式及数量不受限制
using
using 声明
一条 using 声明 语句一次只引入命名空间的一个成员。它使得我们可以清楚知道程序中所引用的到底是哪个名字。如：
using namespace_name::name;
构造函数的 using 声明
在 C++11 中，派生类能够重用其直接基类定义的构造函数。
class Derived : Base {
public:
using Base::Base;
/* ... */
};
如上 using 声明，对于基类的每个构造函数，编译器都生成一个与之对应（形参列表完全相同）的派生类构造函数。生成如下类型构造函数：Derived(parms) : Base(args) { }
using 指示
using 指示 使得某个特定命名空间中所有名字都可见，这样我们就无需再为它们添加任何前缀限定符了。如：
using namespace_name name;
尽量少使用 using 指示 污染命名空间
一般说来，使用 using 命令比使用 using 编译命令更安全，这是由于它只导入了指定的名称。如果该名称与局部名称发生冲突，编译器将发出指示。using编译命令导入所有的名称，包括可能并不需要的名称。如果与局部名称发生冲突，则局部名称将覆盖名称空间版本，而编译器并不会发出警告。另外，名称空间的开放性意味着名称空间的名称可能分散在多个地方，这使得难以准确知道添加了哪些名称。
using 使用
尽量少使用 using 指示
using namespace std;
应该多使用 using 声明
int x;
std::cin >> x ;
std::cout << x << std::endl;
或者
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
int x;
cin >> x;
cout << x << endl;
:: 范围解析运算符
分类
全局作用域符（::name）：用于类型名称（类、类成员、成员函数、变量等）前，表示作用域为全局命名空间
类作用域符（class::name）：用于表示指定类型的作用域范围是具体某个类的
命名空间作用域符（namespace::name）:用于表示指定类型的作用域范围是具体某个命名空间的
:: 使用
int count = 11; // 全局（::）的 count
class A {
public:
static int count; // 类 A 的 count（A::count）
};
int A::count = 21;
void fun()
{
int count = 31; // 初始化局部的 count 为 31
count = 32; // 设置局部的 count 的值为 32
}
int main() {
::count = 12; // 测试 1：设置全局的 count 的值为 12
A::count = 22; // 测试 2：设置类 A 的 count 为 22
fun(); // 测试 3
return 0;
}
enum 枚举类型
定作用域的枚举类型
enum class open_modes { input, output, append };
不限定作用域的枚举类型
enum color { red, yellow, green };
enum { floatPrec = 6, doublePrec = 10 };
decltype
decltype 关键字用于检查实体的声明类型或表达式的类型及值分类。语法：
decltype ( expression )
decltype 使用
// 尾置返回允许我们在参数列表之后声明返回类型
template <typename It>
auto fcn(It beg, It end) -> decltype(*beg)
{
// 处理序列
return *beg; // 返回序列中一个元素的引用
}
// 为了使用模板参数成员，必须用 typename
template <typename It>
auto fcn2(It beg, It end) -> typename remove_reference<decltype(*beg)>::type
{
// 处理序列
return *beg; // 返回序列中一个元素的拷贝
}
引用
左值引用
常规引用，一般表示对象的身份。
右值引用
右值引用就是必须绑定到右值（一个临时对象、将要销毁的对象）的引用，一般表示对象的值。
右值引用可实现转移语义（Move Sementics）和精确传递（Perfect Forwarding），它的主要目的有两个方面：
消除两个对象交互时不必要的对象拷贝，节省运算存储资源，提高效率。
能够更简洁明确地定义泛型函数。
引用折叠
X& &、X& &&、X&& & 可折叠成 X&
X&& && 可折叠成 X&&
宏
宏定义可以实现类似于函数的功能，但是它终归不是函数，而宏定义中括弧中的“参数”也不是真的参数，在宏展开的时候对 “参数” 进行的是一对一的替换。
成员初始化列表
好处
更高效：少了一次调用默认构造函数的过程。
有些场合必须要用初始化列表：
常量成员，因为常量只能初始化不能赋值，所以必须放在初始化列表里面
引用类型，引用必须在定义的时候初始化，并且不能重新赋值，所以也要写在初始化列表里面
没有默认构造函数的类类型，因为使用初始化列表可以不必调用默认构造函数来初始化
initializer_list 列表初始化
用花括号初始化器列表初始化一个对象，其中对应构造函数接受一个 std::initializer_list 参数.
initializer_list 使用
#include <iostream>
#include <vector>
#include <initializer_list>
template <class T>
struct S {
std::vector<T> v;
S(std::initializer_list<T> l) : v(l) {
std::cout << "constructed with a " << l.size() << "-element list\n";
}
void append(std::initializer_list<T> l) {
v.insert(v.end(), l.begin(), l.end());
}
std::pair<const T*, std::size_t> c_arr() const {
return {&v[0], v.size()}; // 在 return 语句中复制列表初始化
// 这不使用 std::initializer_list
}
};
template <typename T>
void templated_fn(T) {}
int main()
{
S<int> s = {1, 2, 3, 4, 5}; // 复制初始化
s.append({6, 7, 8}); // 函数调用中的列表初始化
std::cout << "The vector size is now " << s.c_arr().second << " ints:\n";
for (auto n : s.v)
std::cout << n << ' ';
std::cout << '\n';
std::cout << "Range-for over brace-init-list: \n";
for (int x : {-1, -2, -3}) // auto 的规则令此带范围 for 工作
std::cout << x << ' ';
std::cout << '\n';
auto al = {10, 11, 12}; // auto 的特殊规则
std::cout << "The list bound to auto has size() = " << al.size() << '\n';
// templated_fn({1, 2, 3}); // 编译错误！“ {1, 2, 3} ”不是表达式，
// 它无类型，故 T 无法推导
templated_fn<std::initializer_list<int>>({1, 2, 3}); // OK
templated_fn<std::vector<int>>({1, 2, 3}); // 也 OK
}
面向对象
面向对象程序设计（Object-oriented programming，OOP）是种具有对象概念的程序编程典范，同时也是一种程序开发的抽象方针。
面向对象特征
面向对象三大特征 —— 封装、继承、多态
封装
把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。关键字：public, protected, private。不写默认为 private。
public 成员：可以被任意实体访问
protected 成员：只允许被子类及本类的成员函数访问
private 成员：只允许被本类的成员函数、友元类或友元函数访问
继承
基类（父类）——> 派生类（子类）
多态
多态，即多种状态（形态）。简单来说，我们可以将多态定义为消息以多种形式显示的能力。
多态是以封装和继承为基础的。
C++ 多态分类及实现：
重载多态（Ad-hoc Polymorphism，编译期）：函数重载、运算符重载
子类型多态（Subtype Polymorphism，运行期）：虚函数
参数多态性（Parametric Polymorphism，编译期）：类模板、函数模板
强制多态（Coercion Polymorphism，编译期/运行期）：基本类型转换、自定义类型转换
静态多态（编译期/早绑定）
函数重载
class A
{
public:
void do(int a);
void do(int a, int b);
};
动态多态（运行期期/晚绑定）
虚函数：用 virtual 修饰成员函数，使其成为虚函数
注意：
普通函数（非类成员函数）不能是虚函数
静态函数（static）不能是虚函数
构造函数不能是虚函数（因为在调用构造函数时，虚表指针并没有在对象的内存空间中，必须要构造函数调用完成后才会形成虚表指针）
内联函数不能是表现多态性时的虚函数，解释见：虚函数（virtual）可以是内联函数（inline）吗？
动态多态使用
class Shape // 形状类
{
public:
virtual double calcArea()
{
...
}
virtual ~Shape();
};
class Circle : public Shape // 圆形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
class Rect : public Shape // 矩形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
int main()
{
Shape * shape1 = new Circle(4.0);
Shape * shape2 = new Rect(5.0, 6.0);
shape1->calcArea(); // 调用圆形类里面的方法
shape2->calcArea(); // 调用矩形类里面的方法
delete shape1;
shape1 = nullptr;
delete shape2;
shape2 = nullptr;
return 0;
}
虚析构函数
虚析构函数是为了解决基类的指针指向派生类对象，并用基类的指针删除派生类对象。
虚析构函数使用
class Shape
{
public:
Shape(); // 构造函数不能是虚函数
virtual double calcArea();
virtual ~Shape(); // 虚析构函数
};
class Circle : public Shape // 圆形类
{
public:
virtual double calcArea();
...
};
int main()
{
Shape * shape1 = new Circle(4.0);
shape1->calcArea();
delete shape1; // 因为Shape有虚析构函数，所以delete释放内存时，先调用子类析构函数，再调用基类析构函数，防止内存泄漏。
shape1 = NULL;
return 0；
}
纯虚函数
纯虚函数是一种特殊的虚函数，在基类中不能对虚函数给出有意义的实现，而把它声明为纯虚函数，它的实现留给该基类的派生类去做。
virtual int A() = 0;
虚函数、纯虚函数
类里如果声明了虚函数，这个函数是实现的，哪怕是空实现，它的作用就是为了能让这个函数在它的子类里面可以被覆盖（override），这样的话，编译器就可以使用后期绑定来达到多态了。纯虚函数只是一个接口，是个函数的声明而已，它要留到子类里去实现。
虚函数在子类里面可以不重写；但纯虚函数必须在子类实现才可以实例化子类。虚函数的类用于 “实作继承”，继承接口的同时也继承了父类的实现。
纯虚函数关注的是接口的统一性，实现由子类完成。
带纯虚函数的类叫抽象类，这种类不能直接生成对象，而只有被继承，并重写其虚函数后，才能使用。抽象类被继承后，子类可以继续是抽象类，也可以是普通类。
虚基类是虚继承中的基类，具体见下文虚继承。
虚函数指针、虚函数表
虚函数指针：在含有虚函数类的对象中，指向虚函数表，在运行时确定。
虚函数表：在程序只读数据段（.rodata section，见：目标文件存储结构），存放虚函数指针，如果派生类实现了基类的某个 |
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