本文最后更新于：2023年3月1日凌晨

跟着ChatGPT学C++：第二课

请根据昨天的内容继续您的课堂讲解

好的，让我们继续深入学习C++函数。

在C++中，函数的实现可以在函数定义的位置之前或之后，但函数声明必须在函数使用之前。函数声明是函数的一个前置声明，它指定了函数的名称、参数列表和返回值类型。函数声明通常放在头文件中，以便在多个源文件中使用该函数。

下面是一个例子，其中我们在头文件中声明了函数add，并在源文件中定义了它：

// 头文件 add.h
int add(int a, int b);

// 源文件 add.cpp
#include "add.h"

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

在上面的例子中，我们在头文件add.h中声明了函数add，指定了它的名称、参数列表和返回值类型。然后我们在源文件add.cpp中定义了函数add，实现了函数的具体逻辑。

另外，在C++中，函数可以被定义为内联函数。内联函数通常用于一些简单的计算，它们的定义和声明可以同时出现在头文件中，编译器会将内联函数的实现直接插入到调用它的代码中，从而减少函数调用的开销，提高程序的执行效率。

下面是一个例子，其中我们定义了一个名为inline_add的内联函数：

// 头文件 inline_add.h
inline int inline_add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 源文件 main.cpp
#include <iostream>
#include "inline_add.h"

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    int c = inline_add(a, b);
    std::cout << "The sum of " << a << " and " << b << " is " << c << std::endl;
    return 0;
}

在上面的例子中，我们在头文件inline_add.h中定义了一个名为inline_add的内联函数，然后在源文件main.cpp中调用了它，并将返回值赋给变量c。由于inline_add是内联函数，编译器会将函数的实现直接插入到main函数中，从而提高程序的执行效率。

除了普通函数和内联函数之外，C++还支持函数模板。函数模板是一种通用的函数定义，它可以在不指定具体类型的情况下定义函数，然后根据实际情况进行具体化。函数模板通常用于处理多种不同类型的数据，从而提高代码的复用性和可维护性。

下面是一个例子，其中我们定义了一个名为max的函数模板：

#include <iostream>

// 定义一个名为max的函数模板，它可以比较两个任意类型的值，返回较大的值
template <typename T>
T max(T a, T b)
{
    return a > b ? a : b;
}

int main()
{
    int a = 10, b = 20;
    int c = max(a, b);
    printf("最大值为：%d",c);
}

接下来我们可以讲一下 C++ 中的面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）。OOP 是一种编程范式，其中程序是由对象组成的，每个对象包含其自身的数据和函数（方法），以及与其他对象进行交互的方式。

在 C++ 中，可以通过类来定义对象。类是一种用户自定义的数据类型，可以包含数据成员和函数成员。数据成员存储对象的状态，函数成员则定义对象的行为。同时，类可以作为模板，用于创建多个对象。

下面我们来看一个简单的例子，假设我们想定义一个点（Point）的类：

class Point {
  private:
    int x, y;

  public:
    Point(int x = 0, int y = 0) {
      this->x = x;
      this->y = y;
    }

    int getX() const { return x; }
    int getY() const { return y; }
    void setX(int x) { this->x = x; }
    void setY(int y) { this->y = y; }
};

这个类中包含了两个私有的数据成员 x 和 y，以及四个公有的函数成员 getX、getY、setX 和 setY。其中 getX 和 getY 函数是访问函数，用于获取点的坐标；setX 和 setY 函数是修改函数，用于设置点的坐标。在类的定义中，使用关键字 private 和 public 来指定数据成员和函数成员的访问权限。

我们可以使用这个类来创建多个点对象：

1 2	`Point p1(1, 2); Point p2(3, 4);`

现在，我们可以使用点对象的函数成员来操作这些点了。例如：

p1.setX(3);
p1.setY(4);
int x = p1.getX();
int y = p1.getY();

这些操作都是通过对象来完成的，这正是 OOP 的核心思想。同时，由于类的封装性，我们可以在类的实现中修改数据成员的类型、数据的存储方式等等，而无需对外部代码做任何修改，这极大地提高了代码的可维护性。

另一个重要的 OOP 概念是继承（Inheritance）。继承允许我们创建一个新类，从现有的类派生而来，并继承现有类的数据成员和函数成员，同时可以添加新的数据成员和函数成员，或重写现有的函数成员。

在 C++ 中，可以使用关键字 class 和 public 来表示继承关系。例如，我们可以定义一个 Circle 类，从 Point 类派生而来：

class Circle : public Point {
  private:
    int radius;

  public:
    Circle(int x = 0, int y = 0, int radius = 0)
        : Point(x, y), radius(radius) {}

    int getRadius() const { return radius; }
    void setRadius(int radius) { this->radius = radius; }

    double getArea() const { return 3.14 * radius * radius; }
};

在这个类中，我们使用关键字 public 来指定 Circle 类从 Point 类派生而来，并继承了 Point 类的所有公有成员（getX、getY、setX、setY）。同时，我们添加了一个新的数据成员 radius 和两个新的函数成员 getRadius 和 setRadius，以及一个计算圆面积的函数 getArea。通过继承 Point 类，我们可以直接在 Circle 类中使用 Point 类中定义的 getX 和 getY 函数，无需重新编写这些代码。

我们还可以通过重写基类的函数来实现多态（Polymorphism）。例如，我们可以重写 Point 类中的 getDistance 函数，让它计算圆心到另一个点的距离：

class Circle : public Point {
  private:
    int radius;

  public:
    Circle(int x = 0, int y = 0, int radius = 0)
        : Point(x, y), radius(radius) {}

    int getRadius() const { return radius; }
    void setRadius(int radius) { this->radius = radius; }

    double getArea() const { return 3.14 * radius * radius; }

    double getDistance(const Point& other) const {
        int dx = getX() - other.getX();
        int dy = getY() - other.getY();
        return sqrt(dx * dx + dy * dy) - radius;
    }
};

在这个例子中，我们重写了 Point 类中的 getDistance 函数，使它返回圆心到另一个点的距离减去半径。这种方式称为“覆盖”（Overriding），因为我们覆盖了基类的函数实现。

这样，我们就可以创建 Circle 类的对象，并使用 Circle 类中定义的函数和数据成员，同时也可以使用 Point 类中定义的函数和数据成员。

继承和多态是 C++ 中非常重要的 OOP 概念，可以帮助我们更好地组织和管理程序代码，提高代码的重用性和可维护性。

当你理解函数、继承和多态时，你就掌握了 C++ 中的面向对象编程的核心概念。

函数是一段代码，它接受输入参数、执行一些操作，并返回一个值。在 C++ 中，函数是一个代码块，可以在程序中多次调用。函数让我们可以把代码分成模块，降低代码的复杂性，提高代码的重用性。

继承是一种机制，允许我们创建新的类，这些类可以使用现有类的数据和函数。继承允许我们从已有的类中派生出新的类，而无需重复编写相同的代码。派生类继承了基类的属性和方法，并且可以在其中添加新的属性和方法。

多态是一种 OOP 概念，指的是在运行时决定使用哪个函数的能力。多态可以让我们以统一的方式操作不同类型的对象，提高代码的可读性和可维护性。C++ 中的多态通常通过虚函数来实现。

虚函数是在基类中定义的一种特殊函数，它可以被派生类重写。在使用虚函数时，编译器会动态地绑定函数的调用，这样在运行时才能确定使用哪个函数。这个过程称为动态绑定或后期绑定。

例如，我们可以定义一个 Animal 基类和一个 Dog 派生类，其中 Animal 类中定义了一个虚函数 makeSound，而 Dog 类中覆盖了这个函数：

class Animal {
  public:
    virtual void makeSound() {
        cout << "This is an animal" << endl;
    }
};

class Dog : public Animal {
  public:
    void makeSound() override {
        cout << "Bark!" << endl;
    }
};

在这个例子中，我们使用 virtual 关键字将 makeSound 函数声明为虚函数。在 Dog 类中，我们使用 override 关键字重写了 makeSound 函数，使它输出字符串 “Bark!”。现在，我们可以使用 Animal 类的指针或引用来访问 Dog 对象中的 makeSound 函数，例如：

1 2	`Animal* animal = new Dog(); animal->makeSound(); // 输出 "Bark!"`

这个例子中，我们定义了一个 Animal 类型的指针，将它指向一个 Dog 对象。在调用 makeSound 函数时，虽然我们使用的是 Animal 类型的指针，但实际上调用的是 Dog 类中的 makeSound 函数。这种行为就是多态。

谢谢老师，我大致明白了一点

很好，如果还有任何不理解的地方，可以随时向我提问，我会尽力解答。

老师，请继续您的讲解，我会认真学的

好的，接下来我们来深入了解一下函数、继承和多态的概念和用法。

函数

函数是一段可重复使用的代码块，它接收一定数量的参数并执行特定的任务。函数的主要作用是将程序的功能模块化，使得代码更加简洁、易于维护和扩展。

在 C++ 中，函数定义的语法格式如下：

return_type function_name(parameter_list) {
    // 函数体
    return return_value;
}

其中，return_type 表示函数的返回值类型，function_name 是函数的名称，parameter_list 是函数的参数列表，函数体中的语句会执行一些操作并返回一个值，最后使用 return 语句返回这个值。

例如，下面的代码定义了一个名为 add 的函数，它接受两个 int 类型的参数，并返回它们的和：

int add(int a, int b) {
    int sum = a + b;
    return sum;
}

在调用函数时，我们需要按照定义的参数列表传递参数，并使用返回值。

例如，下面的代码调用了 add 函数，并将返回值赋给变量 result：

1	`int result = add(1, 2);`

继承

继承是一种面向对象编程中的重要概念，它允许一个类从另一个类中继承属性和方法。继承的主要作用是提高代码的可重用性和灵活性，减少代码的重复。

在 C++ 中，可以使用关键字 class 或 struct 来定义一个类。一个类可以从另一个类中继承属性和方法，语法格式如下：

1
2
3

class derived_class_name : access_specifier base_class_name {
    // 成员变量和方法
}

其中，derived_class_name 表示子类的名称，access_specifier 是访问控制符，它可以是 public、protected 或 private，用来控制基类中成员的访问权限。base_class_name 表示基类的名称，子类继承基类的成员变量和方法。

例如，下面的代码定义了一个基类 Shape，它包含了一个成员变量 color 和两个虚函数 area() 和 perimeter()：

class Shape {
public:
    string color;

    virtual double area() = 0;
    virtual double perimeter() = 0;
};

在 Shape 类中，我们使用 virtual 关键字定义了两个虚函数，这意味着它们可以被子类重写。同时，我们将这两个函数设置为纯虚函数，这意味着我们不能在 Shape 类中实现这两个函数，而是需要在子类中实现。

类和对象

在 C++ 中，我们可以通过类来定义自己的数据类型，而通过对象来使用这些数据类型。一个类定义了一组属性和方法，它们共同构成了一个抽象的概念。在使用类时，我们首先需要创建这个类的一个实例，也就是一个对象。我们可以使用类的构造函数来创建一个对象，同时也可以在类的析构函数中定义对象的销毁逻辑。

例如，我们可以定义一个 Person 类来表示一个人的基本信息：

class Person {
public:
    string name;
    int age;
    string gender;

    // 构造函数
    Person(string name, int age, string gender) {
        this->name = name;
        this->age = age;
        this->gender = gender;
    }

    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "Person " << name << " is destroyed" << endl;
    }

    // 方法
    void sayHello() {
        cout << "Hello, my name is " << name << ", and I am " << age << " years old." << endl;
    }
};

在这个类中，我们定义了三个属性：姓名、年龄和性别，以及一个构造函数、一个析构函数和一个 sayHello 方法。通过构造函数我们可以创建一个 Person 对象，如下所示：

1	`Person p1("Alice", 25, "Female");`

我们可以通过 . 运算符访问对象的属性和方法，如下所示：

1	`p1.sayHello(); // Hello, my name is Alice, and I am 25 years old.`

继承

在面向对象编程中，继承是一种重要的概念，它允许我们创建一个新的类，这个新的类拥有了原来类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。在 C++ 中，我们使用 class 关键字来定义一个类的继承关系。

例如，我们可以定义一个 Student 类来继承 Person 类：

class Student : public Person {
public:
    string id;

    // 构造函数
    Student(string name, int age, string gender, string id) : Person(name, age, gender) {
        this->id = id;
    }

    // 方法
    void sayHello() {
        cout << "Hello, my name is " << name << ", and I am a student. My student ID is " << id << "." << endl;
    }

    void study() {
        cout << "I am studying." << endl;
    }
};

在这个类中，我们继承了 Person 类，并新增了一个属性 id 和一个方法 study。我们可以使用 : 运算符来初始化基类的成员，如上面的构造函数中的 Person(name, age, gender)。

现在我们可以创建一个 Student 对象来测试一下：

1	`Student s1("Bob", 20, "Male", "202`

在 C++ 中，继承可以分为公有继承、私有继承和保护继承三种形式。

公有继承是最常用的一种继承形式。在公有继承中，基类中的公有成员和保护成员都可以在派生类中使用，而基类中的私有成员只能在基类中使用，不能在派生类中使用。在派生类对象中，基类部分和派生类部分是独立的两个部分，它们各自拥有自己的成员变量和成员函数。

私有继承和公有继承类似，不同之处在于基类中的所有成员都是私有的。在私有继承中，基类的公有成员和保护成员在派生类中都变成了私有成员，因此只能在派生类内部使用，不能被派生类的对象直接访问。

保护继承和私有继承类似，不同之处在于基类中的保护成员在派生类中是保护的，而公有成员仍然是公有的。在保护继承中，基类的公有成员在派生类中仍然是公有成员，但不能被派生类的对象直接访问，只能在派生类内部使用。

在继承中，派生类可以访问基类的公有成员和保护成员，但不能访问基类的私有成员。如果派生类需要访问基类的私有成员，可以使用访问控制符来定义一些公有的或保护的成员函数，让这些函数可以访问基类的私有成员，而派生类再通过调用这些函数来访问基类的私有成员。

多态是面向对象编程中的一个重要概念，它可以让不同的对象对同一个消息做出不同的响应。C++ 中的多态有两种实现方式：虚函数和模板函数。

虚函数是指在基类中定义一个虚函数，在派生类中重新定义该函数。当基类的指针或引用指向派生类对象时，调用该虚函数时将根据指向的实际对象的类型来决定调用哪个版本的虚函数。使用虚函数可以实现动态多态性。

模板函数是一种在编译时实现的多态。它通过使用模板参数来实现对不同数据类型的支持，编译器会自动根据实际参数类型生成对应的函数。使用模板函数可以实现静态多态性。

谢谢老师，请继续您的下一节课

好的，请问你想学习什么主题呢？我可以针对你的需求来讲解。

老师，C++您教完了吗？如果没教完，请继续教我

C++ 是一个非常广泛且深入的编程语言，我们在之前的课程中只是简单地介绍了一些基础的语法和概念。如果你有兴趣，我们可以继续深入学习 C++，探索更多高级的主题，例如模板、STL库、多线程编程、异常处理等。请问你对哪个主题感兴趣？

老师，有没有跟网络编程相关的主题？

当然有，C++ 是一门强大的编程语言，可以用于开发各种类型的应用程序，包括网络应用程序。下面是一些跟网络编程相关的主题：

Socket 编程：Socket 是一种通信协议，可以用来在网络中进行数据交换。Socket 编程是指使用 C++ 编写应用程序，通过 Socket 与其他计算机进行通信。
HTTP/HTTPS 编程：HTTP/HTTPS 是 Web 应用程序中最常用的协议之一，C++ 可以使用 HTTP/HTTPS 协议来实现网络编程。
TCP/IP 编程：TCP/IP 是互联网协议的核心，C++ 可以使用 TCP/IP 协议来实现网络编程。
UDP 编程：UDP 是一种面向无连接的通信协议，它可以用来在网络中发送和接收数据包。C++ 可以使用 UDP 协议来实现网络编程。

这些主题都比较复杂，需要一定的编程经验和技能才能掌握。如果你已经具备了 C++ 的基础知识，我可以向你介绍一些网络编程的基础概念，例如 Socket 编程、TCP/IP 编程等，以帮助你更好地了解网络编程。

老师请继续讲解

好的，以下是一些跟网络编程相关的基础概念，希望能对你有所帮助：

Socket 编程：Socket 是一种通信协议，是实现网络编程的基础。在 C++ 中，Socket 编程需要使用操作系统提供的 API，如 Windows Sockets（Winsock）和 Berkeley Sockets。通过这些 API，可以创建一个套接字（socket），并使用其提供的方法来建立连接、发送和接收数据。
TCP/IP 协议：TCP/IP 是互联网协议的核心。TCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的面向连接的协议，用于在网络中传输数据，而 IP（Internet Protocol）则是一种无连接的协议，用于在网络中路由数据包。在 C++ 中，可以使用 TCP/IP 协议来进行网络编程。
UDP 协议：UDP（User Datagram Protocol）是一种面向无连接的协议，可以用于在网络中发送和接收数据包。相比 TCP，UDP 更加简单，但不保证数据的可靠性。
HTTP/HTTPS 协议：HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是 Web 应用程序中最常用的协议之一，用于在 Web 浏览器和 Web 服务器之间传输数据。HTTPS 则是基于 SSL/TLS 协议的安全 HTTP，用于保护数据的隐私和完整性。

以上是一些基础的网络编程概念，你可以进一步了解这些概念，然后通过使用 C++ 的 Socket 编程接口来实现网络应用程序。

老师，请讲解一下C++模板的主题

C++模板是一种用于生成通用代码的特殊语言机制。它们允许您编写一次代码，然后在编译时将其应用于不同类型的数据，从而提高了代码的复用性和可读性。

在C++中，模板有两种类型：类模板和函数模板。

类模板允许您定义通用类，它们可以在多种不同的类型上进行实例化。类模板通常使用一个或多个类型参数作为模板参数，用于指定类定义中使用的类型。以下是一个示例：

template<typename T>
class MyVector {
private:
    T* data;
    int size;
public:
    MyVector() {
        data = new T[10];
        size = 10;
    }
    // ...
};

这里定义了一个名为MyVector的类模板，它有一个类型参数T，表示容器中的元素类型。在类定义中，使用T代替实际类型。然后，可以在需要使用MyVector的地方实例化它：

1 2	`MyVector<int> v1; // 实例化一个 MyVector<int> 类型的对象 MyVector<double> v2; // 实例化一个 MyVector<double> 类型的对象`

函数模板允许您定义通用函数，它们可以在多种不同的类型上进行调用。函数模板通常使用一个或多个类型参数作为模板参数，用于指定函数定义中使用的类型。以下是一个示例：

template<typename T>
T max(T a, T b) {
    return a > b ? a : b;
}

这里定义了一个名为max的函数模板，它有一个类型参数T，表示比较的数据类型。在函数定义中，使用T代替实际类型。然后，可以在需要比较的地方调用它：

1 2	`int a = 10, b = 20; int max_value = max(a, b); // 调用 max<int>(a, b)`

需要注意的是，模板定义通常放在头文件中，以便在多个文件中使用。模板是在编译时实例化的，因此头文件中必须包含所有模板定义的实现。

跟着ChatGPT学C++

#ChatGPT #C++教程 #C++学习

跟着ChatGPT学C++：第二课

https://jinbilianshao.github.io/2023/02/16/跟着ChatGPT学C-：第二课/

作者

连思鑫

发布于

2023年2月16日

许可协议

Rust学习笔记（初级）上一篇

跟着ChatGPT学C++：第一课下一篇