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封装文档核心知识点总结（通俗版）

news 来源：原创 2025/5/29 14:28:06

一、文档核心知识点总结（通俗版）

1. 封装：把数据和功能打包成一个类

目的：隐藏细节，只暴露必要的接口。比如把 “学生” 的姓名、成绩和相关操作（如显示成绩）封装成Stu类。
实现：用private隐藏数据，public暴露方法（如show()、setScore()）。
案例：文档中的mystring类封装字符串操作（拷贝、拼接、比较），File类封装文件读写。

2. 构造函数：对象的 “出生证明”

作用：创建对象时自动初始化成员变量。
特点：
- 函数名与类名相同，无返回值（连void都不写）。
- 可重载（参数不同），如无参构造、有参构造、拷贝构造。
- 自动补全：若不写任何构造函数，编译器会补全无参构造；若手写构造函数，编译器不再补全无参构造（需手动添加）。
初始化列表：在构造函数中用:初始化成员变量，如Stu(int id, string name) : id(id), name(name) {}。

3. 析构函数：对象的 “清理工”

作用：对象生命周期结束时自动释放资源（如堆内存、文件句柄）。
特点：
- 函数名是类名前加~（如~Stu()），无参数、无返回值。
- 若不手写，编译器自动补全空析构函数；若类中有动态资源（如new/malloc），必须手写释放逻辑。

4. 运算符重载：让自定义类支持 “特殊操作”

作用：让自定义对象能使用常见运算符（如+、<<、[]）。
案例：
- mystring类重载+实现字符串拼接，重载<<实现cout << str。
- Complex类重载+、-实现复数运算。
注意：
- 流运算符<</>>需定义为类的友元函数（因为要访问私有成员，且属于ostream/istream类的操作）。
- 下标运算符[]通常返回引用（如char& operator[](int idx)），支持读写。

5. 引用：变量的 “别名”

作用：给变量取别名，本质是同一内存地址的不同名字。
特点：
- 必须初始化（如int a=10; int& b=a;），一旦绑定不可更改。
- 常用于函数参数（如void func(int& x)），避免拷贝构造，提高效率。

6. 静态成员：属于类而非对象的数据 / 函数

静态变量：
- 所有对象共享，存储在静态存储区（如银行类的利率static double rate）。
- 需在类外初始化（如double Bank::rate = 3.15;）。
静态函数：
- 无this指针，只能访问静态成员。
- 可通过类名::函数名直接调用（如Bank::getRate()）。

7. 单例模式：保证类只有一个实例

作用：确保一个类全局只有一个对象（如文件管理器、数据库连接池）。
分类：
- 懒汉模式：首次使用时创建对象，线程不安全（需加锁）。
- 饿汉模式：程序启动时创建对象，线程安全（简单但浪费内存）。
实现关键：私有化构造函数，通过静态成员函数返回唯一实例。

8. 友元函数 / 类：打破封装的 “特殊权限”

作用：允许外部函数 / 类访问当前类的私有成员。
案例：
- friend ostream& operator<<(ostream&, const Complex&)：让cout << complex能访问Complex的私有成员。
- 友元类B的所有函数可访问类A的私有成员（在A中声明friend class B;）。

9. lambda 表达式：匿名的 “一次性” 函数

作用：无需命名，直接定义并使用函数（常用于回调函数、排序比较等）。
语法：
cpp
```
[捕获列表](参数列表) mutable -> 返回类型 { 函数体 }
```
- 捕获列表：按值[=]或引用[&]捕获外部变量。
- mutable：允许修改按值捕获的变量。
- 返回类型：可省略，自动推导。
案例：sort(arr.begin(), arr.end(), [](int a, int b){ return a > b; });（降序排序）。

二、作业解析：封装`msgqueue`类

作业要求

实现一个消息队列类msgqueue，支持：

msgqueue msg("文件名")：根据文件名创建消息队列。
析构函数销毁消息队列。
msg[1] << "hello"：将数据写入 1 频道。
msg[1] >> str：从 1 频道读取数据到str。

实现思路

数据结构：
- 用string filename存储文件名。
- 用map<int, queue<string>> channels管理各频道的消息队列（频道号为键，消息队列为值）。
构造与析构：
- 构造函数：根据文件名初始化（可能关联系统消息队列，如使用msgget创建 IPC 消息队列）。
- 析构函数：销毁消息队列（如msgctl(IPC_RMID)）。
运算符重载：
- operator[]：根据频道号返回对应频道对象（内部类Channel）。
- Channel类重载<<和>>：实现消息的入队和出队。
系统调用（简化版，仅模拟逻辑）：
- 实际项目中需使用系统 API（如 POSIX 消息队列mq_open等），此处用map模拟频道存储。

参考代码（简化模拟）

cpp

#include <iostream>
#include <map>
#include <queue>
#include <string>
using namespace std;// 内部类：代表一个消息频道
class Channel {
public:void write(const string& data) {q.push(data); // 模拟入队}void read(string& data) {if (!q.empty()) {data = q.front(); // 模拟出队q.pop();}}
private:queue<string> q; // 频道内的消息队列
};class msgqueue {
public:explicit msgqueue(const string& filename) : filename_(filename) {// 实际此处应调用系统函数创建消息队列（如msgget）cout << "创建消息队列，文件名：" << filename_ << endl;}~msgqueue() {// 实际此处应销毁消息队列（如msgctl(IPC_RMID)）cout << "销毁消息队列，文件名：" << filename_ << endl;channels_.clear();}// 重载[]获取频道Channel& operator[](int channel_id) {return channels_[channel_id]; // 自动创建不存在的频道}private:string filename_; // 消息队列关联的文件名map<int, Channel> channels_; // 频道号 -> 频道对象
};int main() {msgqueue msg("msgqueue.txt");msg[1] << "hello"; // 写入1频道msg[1] << "world";string str;msg[1] >> str; // 读取1频道cout << "读取到：" << str << endl; // 输出：helloreturn 0;
}

关键点说明

频道管理：用map<int, Channel>存储各频道，operator[]自动创建不存在的频道。
消息读写：Channel类用队列模拟消息存储，<<入队，>>出队（简化逻辑，实际需处理线程安全、序列化等）。
系统交互：实际项目中需替换为真实的系统消息队列 API（如 Linux 的msgget、msgsnd、msgrcv），并处理消息类型和权限。