C++——类和对象(上)

目录

0.前言

1..类的引入

2.类的定义

3.类的访问限定符及封装

3.1 访问限定符

3.2 封装

4.类的作用域

5.类的实例化

6.类对象模型

6.1 类对象的存储方式

6.2 结构体内存对齐规则

7.this指针

7.1 this指针的引出

7.2 this指针的特性


0.前言

C语言是面向过程的,关注的是过程,分析出求解问题的步骤,通过函数调用逐步解决问题。 C++是基于面向对象的,关注的是对象,将一件事情拆分成不同的对象,靠对象之间的交互完成。因此C++中引入了类和对象的概念 同时类和对象也是C++的一大难点。这一部分内容多,难度大,我将分为三章来介绍。

1..类的引入

C 语言中,结构体中只能定义变量,在 C++ 中,结构体内不仅可以定义变量,也可以定义函数。
例如:
struct Student
{
 void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
 {
 strcpy(_name, name);
 strcpy(_gender, gender);
 _age = age;
 }
 
 void PrintStudentInfo()
 {
 cout<<_name<<" "<<_gender<<" "<<_age<<endl;
 }
 
 char _name[20];
 char _gender[3];
 int _age;
};
int main()
{
 Student s;
 s.SetStudentInfo("Peter", "男", 18);
 return 0;
}

在C++中类和结构体的区别仅在于其访问权限不同。(struct的成员默认访问方式是publicclassstruct的成员默认访问方式 private

2.类的定义

class className
{
 // 类体:由成员函数和成员变量组成
 
}; // 一定要注意后面的分号
class 定义类的 关键字, ClassName 为类的名字, {} 中为类的主体,注意 类定义结束时后面 分号
类中的元素称为 类的成员: 类中的 数据 称为 类的属性 或者 成员变量 ; 类中的 函数 称为 类的方法 或者 成员函数
类的两种定义方式:
1. 声明和定义全部放在类体中。
2. 声明放在 .h 文件中,类的定义放在 .cpp 文件中
注意:成员函数如果 在类中定义 ,编译器可能会将其当成 内联函数 处理。

3.类的访问限定符及封装

3.1 访问限定符

C++ 实现封装的方式:用类将对象的属性与方法结合在一块,让对象更加完善,通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。因此C++为了设计者可以直观的控制使用者的访问权限加入了访问限定符这一概念,并提供了public,protected private这三个关键字。
访问限定符说明:
1. public 修饰的成员在类外可以直接被访问
2. protected private 修饰的成员在类外不能直接被访问 ( 此处 protected private 是类似的 )
3. 访问权限 作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止
4. class 的默认访问权限为 private struct public( 因为 struct 要兼容 C)
注意:访问限定符只在编译时有用,当数据映射到内存后,没有任何访问限定符上的区别

3.2 封装

面向对象的三大特性: 封装、继承、多态
在类和对象阶段,我们只研究类的封装特性,那什么是封装呢?
封装:将数据和操作数据的方法进行有机结合,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行交互。
封装本质上是一种管理 我们使用类数据和方法都封装一下。 不想给别人看到的,我们使用 protected/private 把成员 封装 起来。 开放 一些共有的成员函数对成员合理的访 问。所以封装本质是为了避免使用者对类的不合理调用使类的功能出现差错的一种管理。

4.类的作用域

类定义了一个新的作用域(类似命名空间) ,类的所有成员都在类的作用域中 在类体外定义成员,需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。
class Person
{
public:
 void PrintPersonInfo();
private:
 char _name[20];
 char _gender[3];
 int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
 cout<<_name<<" "_gender<<" "<<_age<<endl;
}

5.类的实例化

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化
1. 类只是 一个 模型 一样的东西,限定了类有哪些成员,定义出一个类 并没有分配实际的内存空间 来存储它
2. 一个类可以实例化出多个对象, 实例化出的对象 占用实际的物理空间,存储类成员变量
3. 做个比方。 类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子,类就像是设计图 ,只设计出需要什么东西,但是并没有实体的建筑存在,同样类也只是一个设计,实例化出的对象才能实际存储数据,占 用物理空间

6.类对象模型

6.1 类对象的存储方式

类中既可以有成员变量,又可以有成员函数,那么类在内存中是怎样存储的呢,是否是简单的开辟一块空间将成员变量和成员函数存进去吗。显然不是,因为一个类的成员函数在多个对象中是公用的,在实例化时为成员函数也开辟空间就会浪费大量的空间,所以编译器会将成员函数统一存在代码段中,而类中只保存成员变量。
结论:一个类的大小,实际就是该类中 成员变量 之和,当然也要进行内存对齐,注意空类的大小,空类比较特殊,编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类。

6.2 结构体内存对齐规则

1. 第一个成员在与结构体偏移量为 0 的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。
注意:对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。(VS 中默认的对齐数为 8)
3. 结构体总大小为:最大对齐数(所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小)的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

7.this指针

7.1 this指针的引出

class Date
{ 
public :
 void Display ()
 {
 cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
 }
 
 void SetDate(int year , int month , int day)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
private :
 int _year ; // 年
 int _month ; // 月
 int _day ; // 日
};
int main()
{
 Date d1, d2;
 d1.SetDate(2018,5,1);
 d2.SetDate(2018,7,1);
 d1.Display();
 d2.Display();
 return 0;
}
对于上述类,有这样的一个问题:
Date 类中有 SetDate Display 两个成员函数,函数体中没有关于不同对象的区分,那当 s1 调用 SetDate 函数时,该函数是如何知道应该设置 s1 对象,而不是设置 s2 对象呢?
C++ 中通过引入 this 指针解决该问题,即: C++ 编译器给每个 非静态的成员函数 增加了一个隐藏的指针参数,让该指针指向当前对象 ( 函数运行时调用该函数的对象 ) ,在函数体中所有成员变量的操作,都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是透明的,即用户不需要来传递,编译器自动完成
因此上面的代码可以理解为:
class Date
{ 
public :
 void Display ()//void Display (Date* this)
 {
 cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
//cout <<this- >_year<< "-" <<this- >_month << "-"<<this- > _day <<endl;
 }
 
 void SetDate(int year , int month , int day)
//void SetDate(Date* this , int year , int month , int day)
 {
 _year = year;
//this- > _year = year;
 _month = month;
//this- > _month = month;
 _day = day;
//this- > _day = day;
 }
private :
 int _year ; // 年
 int _month ; // 月
 int _day ; // 日
};
int main()
{
 Date d1, d2;
 d1.SetDate(2018,5,1);
//d1.SetDate(&d1,2018,5,1);
 d2.SetDate(2018,7,1);
//d2.SetDate(&d2,2018,7,1);
 d1.Display();
// d1.Display(&d1);
 d2.Display();
// d2.Display(&d2);
 return 0;
}

7.2 this指针的特性

1. this 指针的类型:类类型 * const
2. 只能在 成员函数 的内部使用
3. this 指针本质上其实是一个成员函数的形参 ,是对象调用成员函数时,将对象地址作为实参传递给 this形参。所以 对象中不存储 this 指针
4. this 指针是成员函数第一个隐含的指针形参,一般情况由编译器通过 ecx 寄存器自动传递,不需要用户传递

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