c++类与对象整理（上）

目录

1.类的引入

2.类的定义

3.类的访问限定符及封装

1）访问限定符

2）封装

4.类的作用域

5.类的实例化

6.类的对象大小的计算

1）类对象的存储方式

2）内存对齐和大小计算

​编辑

7.类成员函数的this指针

1） this指针的引出

2）this指针的特性

3）练习

---

1.类的引入

C++ 在 C 语言的基础上增加了面向对象编程，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。类是 C++ 的核心特性。

C语言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。用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；如果以C++方式实现栈，struct中可以直接定义函数，更加方便。

 上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

2.类的定义

类用于指定对象的形式，包含数据表示和用于处理数据的方法。

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为定义类的关键字，ClassName为类的名字，{}中为类的主体，注意类定义结束时后面分号不能省略。类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

类有两种定义方法：

a.声明和定义全部放在类体中，需注意：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。

 

b.类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中。

注意：成员函数名前需要加类名::  ，否则会报错

 成员变量命名规则一般在成员变量的命名前加下划线区分函数内的变量命名。

 

3.类的访问限定符及封装

1）访问限定符

数据封装是面向对象编程的一个重要特点，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。在 C++ 中，所有的 成员变量 和 成员函数 都有访问权限，用来控制访问权限的 关键字 有 public、protected 和 private。

class Date {
public:
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

【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和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)
3. 一个类可以有多个 public、protected 或 private 标记区域。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. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为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

2）封装

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，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用
户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日
常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如
何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计
算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以
及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来
隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。

4.类的作用域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中。在类体外定义成员时，需要使用 ::
作用域操作符指明成员属于哪个类域。

 

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. 类是对对象进行描述的，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。类名是没有空间的，只有类实例化出的对象才有具体的成员。使用类名去访问成员是错误的。

 

6.类的对象大小的计算

1）类对象的存储方式

实例化出来的对象里只保存成员变量，类里面的成员函数存放在公共的代码段。

所以，对象的大小只需要计算成员变量的大小。 

2）内存对齐和大小计算

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

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:
	void f1() {}
private:
	int _a;
	char _b;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
	void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

 结论：一个类的大小，实际就是该类中内存对齐后”成员变量”之和。
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的对象。
 

7.类成员函数的this指针

1） this指针的引出

class Date {
public:
	void init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

有一个疑问，为什么d1，d2两次不同的调用能正确打印自己的日期呢？
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。

普通成员函数：编译器在编译一个普通成员函数时，会隐式地增加一个形参 this，并把当前对象的地址赋值给 this，所以普通成员函数只能在创建对象后通过对象来调用，因为它需要当前对象的地址。而静态成员函数可以通过类来直接调用，编译器不会为它增加形参 this，它不需要当前对象的地址，所以不管有没有创建对象，都可以调用静态成员函数。

静态成员函数：普通成员变量占用对象的内存，静态成员函数没有 this 指针，无法在函数体内部访问某个对象，也就是说静态成员函数不能访问普通成员变量，只能访问静态成员变量。所以不能调用普通成员函数，只能调用静态成员函数。

2）this指针的特性

1.this指针的类型：类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. this指针本质上是“成员函数”的形参，存在栈空间内，当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。

3）练习

​
​
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
比特就业课8.3. C语言和C++实现Stack的对比
1. C语言实现
public:
void Print()
{
cout << "Print()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
(*p).Print();
return 0;
}

//正常运行，函数不在对象内部，在代码段，不需要解引用，只需要直接找到函数并调用就可以


// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:
void PrintA()
{
cout<<_a<PrintA();
return 0;
}
//运行崩溃，里面对this解引用了，因为this为空指针

​

​