C++基本概念复习之一：枚举、引用、指针、类、多态
C++基本概念复习之一：枚举、引用、指针、类、多态
一、枚举
enum COLOR {RED,BLUE,YELLOW}
COLOR代表一种新类型，COLOR类型变量只能取上述四种值
COLOR c，现在看来，c既是COLOR类型，也是unsigned int。举例：
enum Days {Sunday,Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Staturday};
Days today=Wednesday;
fi(today==Wednesday)
{
blahblah
}
不能给枚举变量直接赋unsigned int值，却能用枚举变量（常量）与任何整型值比较。
应用举例：
enum COLOR {BLACK,BLUE,YELLOW};
COLOR c=BLACK;
int i=3;
if(c==i)//由于i为3不与任一枚举常量值相等，不打印3hahaha
{
cout<<"3hahaha"<<endl;
}
if(c==0)//虽然不能直接将整型值赋值给它，但能用它与数值进行比较
{
cout<<"0hahaha"<<endl;
}
i=3;
switch(i)//不会有任何打印，因为枚举常量值都不与i匹配
{
case BLACK: cout<<"black color..."<<endl;break;
case BLUE: cout<<"blue color..."<<endl;break;
case YELLOW:cout<<"yellow color..."<<endl;break;
}
i=3;
switch(i)//当i=1或2时，都会找到匹配的枚举常量值，而i为其他值时我们默认选择黑颜色
{
case BLUE: cout<<"blue color..."<<endl;break;
case YELLOW: cout<<"yellow color..."<<endl;break;
default:cout<<"black color..."<<endl;break;
}
//c=2;
return 0;
二、引用
创建引用时必须给其赋值：int &r=someInt,之后对r和someInt的赋值操作都会互相影响，二者一致。
获取一个引用的地址：&r发现它和&someInt的值一样，这点和指针不同，我们可以用&获取一个指针本身的地址，而对引用这样操作则不能获取引用变量自身的地址，所获取的只是它所关联的变量的地址。引用一经初始化就不能再改变。当我们试图给引用重新赋值时，总是在操作目标变量：r=anotherInt，实际将anotherInt的值赋给了someInt，而并非将r与anotherInt关联起来——如前所言，引用一经初始化，就只能与一个变量关联。
按引用传递能提高效率，因为一般的按值传递会导致复制，当然指针的按址传递也能起到同样的作用。
如果可能，当优先使用引用，代码更简单易读。但是由于引用不能为空，且一经初始化就不能更改，所以使用时要注意：
Person *p=new Person(“张三”,23)
if(p!=null)
{
Person & rp=*p
………
}
三、指针
const int *pOne=&oneInt;//不能通过指针来修改oneInt（*pOne=12），但oneInt可以通过别的方式来修改
int * const pTwo=&twoInt;//指针本身不能修改即不能指向别的变量
const int * cont pThree=&threeInt//上述二者结合：指针不能修改，也不能通过该指针来修改其指向的变量，但变量依然能通过其他方式修改
应用：
void f(Person *p)
{
……….
}
对于上边的函数，在函数体内通过指针完全可以更改其指向的Person对象，而这又不是我们希望发生的，我们要确定该函数对我们的Person对象来说是只读的，为了起到保护作用，可以限制指针的行为：
void f( const Person *p)
{
……….
}
同理，const引用也能起到类似作用：
void f(const Person &refp)
{
……….
}
回头再说指针，同时，为了防止在函数体内p指向别处，可以更进一步限制指针的性质：
void f(const Person * const p)
{
……….
}
注意，引用一经初始化便不能再指向别的对象，所以对引用前加const限制是没意义的，这一点与指针不同，我们只需要限制引用的行为就行了：防止通过引用来更改其关联的对象。
四、类
声明类：
class Cat
{
unsigned int age;
unsigned int weight;
void meow();
};
上述代码仅仅是一个声明，并没有Cat类分配内存，仅仅是在告诉编译器Cat是什么，也即当用Cat定义对象时该对象会包含哪些数据具备什么功能会占多少内存。对于一个Cat对象，函数meow所占有的内存是meow指针，一个函数指针，32位平台占4个字节。
const成员函数：
一旦某成员函数这样声明了：
class Cat
{
…
void meow() const;
};
就意味着该成员函数不会修改任何成员变量，如果确实在方法实现内部这样做了，将会得到编译期的错误。一般而言，如果设计初衷是该成员函数不会也不应当修改成员变量，那么就应该将其声明为const，这样就会让编译期来维护我们的初衷，免得我们在实现函数的过程中遗忘此初衷带来的误操作。
类声明及方法实现的存放：
标准的做法是将类声明放在头文件中，类方法的实现放在同名，扩展名为cpp的实现文件中。比如，对于上述的类，会有两个文件Cat.h和Cat.cpp。要注意的是，在实现文件的开始要#include “Cat.h”，效果等同于将头文件的代码复制到此处。可能会奇怪，既然如此为何还要分成两个文件呢？注意，这不过是一种组织代码的方式，目的在于将实现分离到另一个文件。我们的类（包括声明及方法实现）写好之后，拿给客户使用的时候，客户并不想关心具体实现，他只需要看头文件便能知道该类的作用及意义。
防止重复包含：
看如下的文件结构：
****
基类所在文件Amimal.h:(类声明代码略）
****
子类Cat所在文件Cat.h：
#include “Animal.h”
class Cat:public Animal
{…};
****
子类Dog所在文件Dog.h：
#include “Amimal.h”
class Dog:public Animal
{…};
****
而main所在cpp文件同时使用到了上述两个子类，将会导致基类头文件被重复包含（因为上述两个子类都包含了基类头文件），又各个类的实现文件也都会包含头文件，从而增加了重复包含的可能。对于我们这个例子，重复包含导致的就是这样：使得最终的源代码中基类Animal声明了多次。重复包含是编译期错误。
解决办法：
将上述每个头文件都必定，举例，比如基类头文件当这样：
#ifndef ANIMAL_H（该符号名称并不重要，不过让预处器参考用的，但要保证多个头文件的这种符号名称不冲突）
#define ANIMAL_H
#endif
预处理器和编译器：
编译器，不过也是一段程序，用来编译我们的代码。在正式编译我们的代码之前，编译器有一部分代码的功能是这样的：对我们的代码进行预处理，然后再正式编译。程序员可以通过预处理指令（#开头）来控制代码在编译期仍可修改，修改后再正式编译。比如#include “Cat.h”就告诉编译器：先把Cat.h里的代码进来，然后编译器再读取这个被修改过的源代码文件再编译。
避免默认内联：
将方法的实现定义在类之外（定义在另一个文件中当然也就定义在了类体之外）有一个好处：避免了直接在类体内实现，从而使得成员函数自动成为内联的。要知道内联函数的致命之处在于：每次执行它时虽然能避免指令跳转的开销，但这是以复制代码为代价的：内联函数的每次调用，都会将函数的代码复制高用处，虽然避免了跳转，但要知道函数的，成员函数，的调用频率是很高的，如此一来，exe可能会变得极大。比如你在程序第1行、第12345行都调用了一个内联实现的成员函数，那么在编译期，编译器会提前将代码复制到这两个调用处，从而当程序运行，两处调用执行的都是各自的函数代码，避免了指令跳转带来的CPU开销。问题是，如果函数体很大呢？如果函数调用语句很多呢？后果无法想象。所以要避免内联函数的使用。
派生：
一个类继承另一个类时，父类当先声明，类实现（方法实现）可以放在后面。
给基类构造传参（调用基类构造）：
Dog::Dog(int age,float speed):Mamal(age)
{
//这里仅仅是Dog子类的一个构造的简单实现
}
覆盖和隐藏：
基类已经有了一个函数，子类重写了该函数的实现。必须要保证子类的这个函数与基本的函数：名称，参数，const特性都完全一致，这才能保证是对父类的相应函数的覆写（覆盖），若有一个不一样，则仅仅是为子类增加了另一个不同的函数而已，比如仅仅函数名相同，则不过是一种重载而已。注意，不能通过函数返回类型来区别两个函数。
18行会打印出dog speak，说明覆盖确实发生了。第22行虽然是通过指针调用，但仍然不是多态。而20行，打印的是mamal speak——这一点，与java中的覆盖不太一样，java直接通过覆写就实现了多态：
接着说C++。当基类中有重载方法时，而我们只覆盖了其中一个，则其他同名的重载方法就都被隐藏了，后果是，通过子类对象来调用这些方法将会导致编译错误。如果也想通过子类来调用这些方法，必须对每个重载方法都覆盖。另一个解决办法是这样来调用:d.Mamal::speak(5)——假设父类有重载方法void speak(int)和void speak()，而子类只覆盖了无参的那个。
五、多态
在java中，只需要简单的覆盖（覆写），就能实现动态绑定和多态，而对C++ 实现多态的关键是：指针、引用、覆盖虚方法。
运行期间，根据pm指向的对象，去调用该对象的方法。引入虚方法后，使普通的覆盖发生了魔幻般的变化：调用谁的函数，能在运行期间决定！注意，必须要保证调用时使用的是父类类型的指针或者引用，才能保证多态！想通过父类类型的变量来达到多态多用，是不可能的，因为将子类对象赋值给父类变量的时候，有一个过程叫切除，即仅仅子类中属于父类的那部分留下了，子类所覆写的方法也压根不存在了，多态就更不可能了。另外，不能直接通过基类指针来访问子类的非虚方法——意思，只有像上面的代码那样，才能实现通过基类指针动态调用子类的函数，该函数（speak）是覆写父类虚函数的产物，当然也是一个虚函数，可以被子类的子类覆写下去。
父类的虚方法对应的子类的覆盖方法也是虚方法，一般而言，为了使这一点更明显增加代码可读性，在虚方法的覆盖方法前也加virtual声明。
虚析构函数的原理：
我们知道对一个指针执行delete操作时，会释放其指向的堆内存，即释放当初new操作请求的内存。比如Dog *pm=new Dog;当整个程序结束（比如上面的代码，当main结束的时候，pm指向的内存也释放了）或者对pm执行delete操作时，会释放pm指向的对象所占用的内存。我们知道，一个对象生命周期结束的时候，会调用自己的析构函数，在函数内部执行清理动作。将一个类的析构函数声明为虚函数的好处在于：
Mamal *m=new Dog;
delete m;
执行delete m，根据多态原理，会执行Dog类的析构函数，由于子类析构函数会自动父类析构函数，从而整个Dog对象会得到合理清理。非虚析构函数不能做到这一点。对于析构函数的多态，要求没那么严格：不需要类体系中的虚方法们同名——实际上也根本不可能，因为每个类的析构函数名称与类名相同。但必须满足一点：析构函数必须是虚函数，这样才能使得在delete一个指向后代类对象的父类指针时，利用多态，调用后代的析构函数，使其指向的对象得到合理清理——同时，还要确保父类的析构也得是虚方法。否则，即父类析构不是虚函数时，则delete一个指向子类对象的父类型指针的时候，得到调用的永远是父类析构，使得子类对象得不到合理清理——为了增加可读性，这时往往将子类也加上virtual声明，且子类加上virtual声明还有另一层意义：子类也可能作其他类的父类，这种情况下，其为虚函数是极其必要的，因为一旦涉及该子类的子类对象析构，子类析构当为虚方法。说了一大堆，总而言之，为了万无一失，一定要保证父类的析构是虚函数！——子类的析构默认都是虚函数，为了增加可读性，干脆将父类及子类的析构都声明为虚方法。
注意，上面代码中最终子类YellowDog的析构并未显示声明为虚的，但它也是虚析构，因为父类是虚析构函数。
编程经验：往往一个类中有虚函数，则意味着将来可能会动态绑定来使用，那么就会出现“父类指针（或者引用）指向子类对象”的情况，这种情况下为了子类能正常销毁，必须要保证继承链中的类的析构函数也得是虚函数。——所以我们的经验是，如果一个类中有虚函数，那么也将其析构函数定义为虚函数。对于有虚函数的类来说，及时释放内存是很有意义的，毕竟它里面维护着一个很占开销的v-table。
让（复制）构造函数有动态性：
严格说来，复制构造函数不能为虚函数，但是通过适当处理，也能达到动态调用的效果，即，用一个父类类型的指针，然后用该指针调用虚方法，通过动态绑定，则会调用相应子类对象的方法，该子类对象方法内部再调用自己的构造，从而，间接的实现了复制构造函数的动态调用。示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Mammal
{
public:
Mammal():itsAge(1){cout<<"Mammal constructor..."<<endl;}
virtual ~Mammal(){cout<<"Mammal destructor..."<<endl;}
Mammal (const Mammal & rm){cout<<"Mammal copy constructor..."<<endl;}
virtual void speak() const {cout<<"Mammal speak!"<<endl;}
virtual Mammal* clone(){return new Mammal(*this);}
int getAge()const {return itsAge;}
protected:
int itsAge;
};
class Dog:public Mammal
{
public:
Dog(){cout<<"Dog constructor..."<<endl;}
virtual ~Dog(){cout<<"Dog desctructor..."<<endl;}
Dog(const Dog & rd){cout<<"Dog copy constructor..."<<endl;}
void speak() const {cout<<"dog speak!"<<endl;}
virtual Mammal* clone(){return new Dog(*this);}
};
class Cat:public Mammal
{
public:
Cat(){cout<<"Cat constructor..."<<endl;}
virtual ~Cat(){cout<<"Cat desctructor..."<<endl;}
Cat(const Cat & rd){cout<<"Cat copy constructor..."<<endl;}
void speak() const {cout<<"Cat speak!"<<endl;}
virtual Mammal* clone(){return new Cat(*this);}
};
enum ANIMALS {MAMMAL,DOG,CAT};
const int NumAnimalTypes=3;
int main()
{
Mammal *theArray[NumAnimalTypes];
Mammal *ptr;
int choice,i;
for(i=0;i<NumAnimalTypes;++i)
{
cout<<"0:Mammal,1:Dog,2:Cat>>";//输入非{0，1，2}默认选择Mammal
cin>>choice;
switch(choice)
{
case DOG: ptr=new Dog;//1
break;
case CAT: ptr=new Cat;//2
break;
default: ptr=new Mammal;//0.3.4...
break;
}
theArray[i]=ptr;//最终theArray数组是一些Mammal类型的指针，指向的对象可能为三种类型
}
cout<<"*******************************"<<endl;
Mammal *otherArray[NumAnimalTypes];
for(i=0;i<NumAnimalTypes;++i)
{
theArray[i]->speak();//根据多态（动态绑定），会调用各自的speak
/*根据多态，都会调用各自的clone方法，该方法调用复制构造，生成一个对象，并将
该对象的指针返回，该指针赋给了父类类型的指针（虚函数的clone的返回类型是父类类型的指针）
这样一来，otherArray数组里保存的指针是：父类类型的指针，但指向（可能）三种不同类型对象
*/
otherArray[i]=theArray[i]->clone();
}
cout<<"*******************************"<<endl;
for(i=0;i<NumAnimalTypes;++i)
{
otherArray[i]->speak();
}
return 0;
}
私有继承的意义：
有时候，子类和父类之间不存在“is-a”关系，但是又想让子类有父类的功能，私有继承便派上了用场：
#include <iostream>
using namespace std;
class God
{
public:
void createLight(){cout<<"上帝说要有光，于是有了光..."<<endl;}
private:
void dd(){cout<<"父类私有方法..."<<endl;}
};
class Puppet:private God
{
public:
void doSthByGod()
{
cout<<"傀儡不能直接干活...\t";
createLight();
//dd();父类中本来该方法就是私有的，子类代码完全不能访问
}
};
int main()
{
Puppet p;
p.doSthByGod();
//p.createLight();这样调用是不对的，私有继承虽然将父类的方法继承过来了，
//也能在子类的代码中调用，但在客户端代码，通过子类对象是不能调用的
//God *p=new Puppet;一个Puppet并非是一个God，私有继承会保证这一点，这行代码编译错误
return 0;
}
（参考C++、java隐藏、覆盖、动态绑定，参考http://hi.baidu.com/cassietony/item/84ff14c98bf7e410ad092fb4）