Java使用者眼中的C++面向对象

~~要不是大一下学校的 OOP 课要讲 MFC…~~

update: 感谢学校 push 我学习 C++，现在读底层代码舒服好多好多（

最后更新于 2020/04/07

最后更新于:2020/04/07，最新的就在这里看吧: 个人笔记

基于 java 中的 OOP 来学习 C++的 OOP（可迁移学习）（爆炸预定

感觉 C++中的 OOP 多了好多东西啊（太菜了）

Operators

按优先级来说的。

scope qualifier: ::，很直白，翻译过来就叫做作用域限定符

member access: .和->常见，前者是非指针变量用过的，后者是指针变量用的

class 上的:，如同 java 里的extends

Member function

这个其实怎么说呢，我就把它跟 java 里头的 instance method 混为一谈了。所以这样理解就没问题了。

Instantiation

无参数的话，不用带 parentheses

Test test1;

Test* test2 = new Test;

前者开在 stack 上，后者开在 heap 上。（java 直接扔 heap 上不香吗

Virtual function

函数就有非虚函数，虚函数和纯虚函数这三种了，太草了。由于 java 的对象方法默认就是virtual的（JVM 调用指令invokevirtual），然后 java 可以多态，要 invoke 的方法都是在 runtime 进行动态绑定的。所以 C++里头的函数虚不虚，就很好理解了。

比如 java 里头定义一个父类抽象方法的话，子类来实现。

//father
public abstract void test();
//son
@Override
public void test() {
  /** do sth */
}

C++就要用到纯虚函数了

//father
virtual void test() = 0;
//son
virtual void test()
{
  /** do sth */
}

如果父类的虚函数想有自己的实现的话，把= 0去掉，加自己的实现即可（此时仍然有多态）。但此时的父类就不是抽象类了，可以被实例化。

class Animal
{
    public:
    virtual void eat()
    {
        std::cout << "I am eating food." << std::endl;
    }
};

class Chicken : public Animal
{
    public:
    virtual void eat()
    {
        std::cout << "I am eating hay" << std::endl;
    }
};

Override

该关键字(C++11)可以防止写虚函数重载的时候，不小心写错的大无语事件发生。

virtual void eat() override;

Modifier

似乎因为没有 jvav 的 package，所以这么几个 modifier都没有了 package access 的 restriction（因为根本没有 package 啊）。所以就很方便了。

public类的外部都能访问。

protected自己和派生类能访问。(！大不同！)

private直接是私有，类里的能访问。

Static keyword

这个也没啥大区别的，唯一的小区别就是访问 static 的方法或变量需要使用 operator ::

还有，根据 C++17 前（艹）的标准。define 的时候必须要在类外面进行(除非为 const 的时候才能在类内做定义)

//class Test
public:
  static int i;

// outside the class
static int Test::i = 114514;

//main
Test::i // 114514

为什么要这样做呢？估计要等到了解 csapp 之后了（

Friend keyword

The friend declaration appears in a class body and grants a function or another class access to private and protected members of the class where the friend declaration appears.

class Test
{
public:
  friend void getNum(Test test)
  {
    std::cout << test.num << std::endl;
  }
private:
  int num = 114514;
};

// or
friend void getNum(Test test);

// outside of the class
void getNum(Test test)
{
  // implements here
}

Test test;
getNum(test); // 114514

当然也可以在里头声明一个友元类，此时友元类里的成员函数都能访问到这个类的 private field

前提是有一个该类的对象，才能进行访问

//In class Test
friend class Friend;

//Friend
class Friend
{
  /** ... */
  /** have the access to private field of Test */
}

Inheritance

class Chicken : public Animal

继承的话，要注意，C++继承的 class 默认是 private 的，（前期 naive 认知）所以（不一定）要加个public，~~否则外部无法使用父类的方法。~~（~~原来还能用 scope qualifier 艹~~）

经查询继承类型有如下，比如上面的public Animal就是公有继承了

公有继承
保护继承
私有继承

原理是将所继承的父类 member 的 accessibility 给降级…public->protected->private

比如在保护继承和私有的继承的情况下，如果想改变某一个 member 的 accessibility（比如原来是 public 或 protected 的，但是继承后降级），可以使用 scope qualifier…(差不多得了)

class Animal
{
    int i = 1141514;
public:
    Animal() = default;
    void foo() {}
};

class Chicken : Animal
{
public:
    Animal::foo;
};

int main()
{
    Chicken foo;
    foo.foo();
}

Multiple inheritance

主要是用来当 Interface 用吧（C++的 OOP 没有 Interface…

class Foo : public BaseFoo, public BaseBar

如果有命名冲突就用 scope qualifier 吧…

然后还有歧义的问题，就是这样的

#include <iostream>

class Base
{
public:
  Base() { std::cout << "Base was constructed" << '\n'; }
  void test()
  {
    std::cout << "tested" << '\n';
  }
};

class Bar : public Base
{
public:
  Bar() { std::cout << "Bar was constructed" << '\n'; }
};

class Bar1 : public Base
{
public:
  Bar1() { std::cout << "Bar1 was constructed" << '\n'; }
};

class Foo : public Bar, public Bar1
{
public:
  Foo() { std::cout << "Foo was constructed" << '\n'; }
};

int main()
{
  Foo foo;
}

输出

Base was constructed
Bar was constructed
Base was constructed
Bar1 was constructed
Foo was constructed

如果 main 里加foo.test()会报错ambiguous access of 'test'，因为每个 Bar 类都分别有自己的一个父类对象。如下所示

Base   Base
 |      |
Bar    Bar1
   \  /
    Foo

为避免这个问题，我们使用虚继承（virtual inheritance）…

把两个 Bar 类的继承里的 modifier 加上关键字virtual，就会得到如下，两者继承到了同一个父类对象上。

Base was constructed
Bar was constructed
Bar1 was constructed
Foo was constructed

此时的继承关系为

   Base
  /   \
Bar    Bar1
  \   /
   Foo

Constructors and member initializer lists

public:
  Chicken() : Animal(arg)
  {
    /** do sth */
  }

相似地，我们也可以用来给 field 初始化

private:
  std::string text = nullptr;
public:
  Foo() : text("114514")
  {
    /** do sth */
  }

Constructor and Destructor

常见，语法也是差不多，但是后者析构这个就没见过了（GC 擦屁股太香了

类的析构和构造，都是默认缺省的（无参数），这点都一样，当然也可以自己写实现

//class Test
~Test()
{
  std::cout << "instance deleted";
}

出栈或者delete的时候会被隐式调用

方法命名就这，直接是 constructor 前加 ~

Copy Constructor

然后就是这个了，同上，这个东西也是默认缺省的，像这样，传的必须要是一个引用类型（不传引用？你可以想想套娃调用…）。

Test::Test(const Point&)

其中这个类型，可以 cv-qualified，其中const主要是用来应对rvalue的（const T&和T&&都能被赋值一个临时对象），如果 copy constructor 的参数类型不加const那么这个就会报错

// in a function body
return obj;

本来 java 中的引用变量赋值就是把 reference 给你而已。但是 C++直接给你弄了个了新对象。

//main
Test test;
Test test1 = test; //invoke Copy Constructor

调用默认拷贝构造函数的时候，一切栈上的变量都被拷过去了(这不就是跟 struct 一模一样吗)。但是当然要自己实现的时候，就不是这样了（要自己一个一个加实现）

Test test;
Test test1;
test1 = test; // This is operator overloading, NOT invoking copy constructor

此外，函数返回一个对象，传参(一个对象)进去函数的时候，也会调用 copy constructor

Move Constructor

C++11 开始加入了 rvalue reference，这是什么呢，一查 cpprefernce 就能看到短小精悍的解释

Rvalue references can be used to extend the lifetimes of temporary objects

两个字来说就是续命

还有 std::move，类的构造器也有了移动构造函数

//class Foo
public:
  Foo(Foo&& bar);

初始化并赋值一个新对象的时候，可以使用 Move constructor

Foo foo1;
Foo foo2 = std::move(foo1);

Pointer

this

this跟 java 一样，C++只有成员函数才有的。记得 member access 要用 operator ->

Pointer to an object

这个 java 的引用变量是差不多的。声明也就这样

ClassType* pointer;

用法也就那样，如

Test test1;
Test* pointer = &test1;

Test* test2 = new Test;

Function definition

来自 cpluscplus.com

The only difference between defining a class member function completely within its class or to include only the prototype and later its definition, is that in the first case the function will automatically be considered an inline member function by the compiler, while in the second it will be a normal (not-inline) class member function, which in fact supposes no difference in behavior

Default and delete

如果有带参的 constructor，那么可以用=default来写默认 constructor 如Test(){}。

如果要禁用某个函数，可以上=delete

Test() = default;
Test(const X&) = delete;
Test& operator=(const X&) = delete;

//main
Test test;
Test test1 = test; //wrong!
Test test2;
test2 = test3; //wrong!

Operator overloading

直接扔 cppreference 算了: 直达

注意，一个重载运算符的函数，其 operand 必须有一个是枚举类型或者类类型。

When an operator appears in an expression, and at least one of its operands has a class type or an enumeration type

其实返回值赋给谁的这个问题，我想了想，估计可以直接与基本类型的运算挂钩。结合一下操作符运算的本质特点就可以了！

对应到方法呢？比如+是这样的，成员函数a.operator+(b)，非成员函数operator+(a, b)

但是一些运算符是不能被重载为非成员函数的: =, (), [], ->

有些运算符需要记录一下，代码扔到 snippet 里了

Const keyword

一般来说呢，const是作用于它左边的（如果左边啥都没有的话就是作用于右边）。而这个关键字const能作用于变量、成员函数、类对象…

关键是有const修饰的，就不能修改里面成员的内存空间。

如果有Foo const foo;，那么这个对象变量（或指针）就不能访问非 const 方法，也不能修改成员了。如果有一个 const 方法，那么在这个方法体内，不能访问非 const 方法，也不能修改成员变量。（实质在后面说了）

而我查了 cppreference，里面这样说

const object - an object whose type is const-qualified, or a non-mutable subobject of a const object. Such object cannot be modified: attempt to do so directly is a compile-time error, and attempt to do so indirectly (e.g., by modifying the const object through a reference or pointer to non-const type) results in undefined behavior.

并且 const 了的函数实质又是？是这样的，其实就是把这个函数里头的*this给 const 掉了。

In the body of a cv-qualified function, *this is cv-qualified, e.g. in a const member function, only other const member functions may be called normally. (A non-const member function may still be called if const_cast is applied or through an access path that does not involve this.)

Type casting

面向 SO 编程

在 OOP 里头一般用到的 casting 关键字，一般有static_cast, dynamic_cast, const_cast和reinterpret_cast和 C 风格 cast）

static_cast是安全地，隐式地在类型之间进行转换(比如 void, int, double, float)
dynamic_cast是在有继承关系的类之间的 up cast, down cast and side cast（虽然上者也可以
const_cast可以加减const约束
reinterpret_cast暴力 casting，不管啥的

一个例子

#include <iostream>

struct Base
{
  int a = 114514;
};

struct D : public Base
{
  int a = 1919810;
};

int main()
{
  D* d = new D;
  std::cout << d->a << '\n'; // 1919810
  Base* b = dynamic_cast<Base*>(d); // upcast
  std::cout << b->a; // 114514
}