【C++基础(五)】类和对象(上)

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1. 前言

C语言是面向过程的语言
关注的是过程
而C++是面向对象的语言
关注的是对象

而类和对象就是面向对象的基础!

C++为了兼容C语言
保留了原先的玩法,并且增加了新的玩法

本章重点:

本篇文章着重讲解类的概念,基本特性
成员函数的性质,和最重要的this指针

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2. 类的引入

C语言的结构体功能单一
只能定义成员变量,不能定义函数
而C++中新增了一个玩法:
可以定义成员函数

比如:

struct NEO
{
	int a;
	char b[20];
	void test()//成员函数
	{
		cout<<"杭州电子科技大学"<< endl;
	}
	void push(char ch,int i)//成员函数
	{
		b[i] = ch;
	}
};

int main()
{
	NEO tmp;
	tmp.test();//会打印"杭州电子科技大学"
	tmp.push('a',1);//数组b下标为1的位置会被插入一个字符'a'
}

在C++中,C的结构体就是类
并且C++中更喜欢用class替代struct

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3. 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

类的定义与结构体类似
只不过将struct换成了class

类成员函数的两种定义方式:

1. 声明和定义都放在类中:

class people
{
	char* name;
	char* sex;
	int height;
	int age;
	void peoinfo()//打印此人的消息
	{
		cout<<name<<" "<<sex<<" "<<height<<" "<<age;
	}
};

这个类的成员函数的声明和定义都在类中
编译器就可能把此函数当作内联处理!
只要是在类中定义的函数都会被看作内联

当然这只是给编译器一建议
具体会不会内当作内联要看代码长度

2. 类函数声明定义分开

一般说的声明和定义分开是指:
声明放在.h文件,定义放在.cpp文件

.h文件

class people
{
	char* name;
	char* sex;
	int height;
	int age;
	void peoinfo()//打印此人的消息
};

.cpp文件(错误实例)

void peoinfo()//打印此人的消息
	{
		cout<<name<<" "<<sex<<" "<<height<<" "<<age;
	}

注意:在另一个文件中,必须要加上类名::
否则系统不知道你是要新定义一个函数
还是要定义已经声明过的函数

正解:

void people::peoinfo()//打印此人的消息
	{
		cout<<name<<" "<<sex<<" "<<height<<" "<<age;
	}

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4. 类的访问限定符

首先介绍三个访问限定符:

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

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. 如果后面没有访问限定符了
   作用域就一直到类结束

5. class的默认访问权限为private
   struct为public(因为要兼容C)

举例说明:

class NEO
{
public:
	void test1()
	{
		cout<<"haha";
	}

	void test2()
	{
		cout<<"hehe";
	}

private:
	int a;
	char b[20];
	double c;
}

int main()
{
	NEO tmp;
	tmp.test1();//正常运行
	tmp.a = 10;//运行报错
	tmp.c = 20;//运行报错
	return 0;
}

此类中,public和private
之间的成员是共有的,类外可以访问
private到类结束的成员是私有的
类外不能访问!

需要注意的点:

不管成员函数是共有还是私有
也不管成员变量是共有还是私有
成员函数都可以访问到成员变量!

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5. 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

在实例化类对象之前,这个类并不占用内存

比如:

class Person
{
public:
	void printper()
	{
		cout<<name;
	}
private:
	char* name;
};

int main()
{
	Person.name = "NEO";//编译报错,还没有实例化对象
	Person p1;
	return 0;
}

若没有实例化对象p1
这个class类是不会开辟空间的!

class类就像一个设计图纸一样
在按照这个图纸建设房子前
这块区域是没有空间占用的
实例化对象就像按照图纸修房子一样
会占用空间

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6. 类对象模型

怎么计算一个class类的大小?

例如:下面这两个类:

class A
{
	void PrintA()
	{
		cout << a << endl;
	}
	int a;
	char b;
};

class B
{
	int a;
	char b;
};

int main()
{
	printf("类A的大小: %d\n", sizeof(A));
	printf("类B的大小: %d\n", sizeof(B));
	return 0;
}

结论:

1. 类中的成员函数不算在类的大小中
2. 类的大小遵守结构体内存对齐规则
3. 空类(没有成员变量)的大小是1字节

注:如果你不知道结构体内存对齐规则
请点击:结构体内存对齐规则

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6.1 类对象的存储模式

为啥类中的成员函数不占空间?
那函数存储在什么位置?

带着这样的疑惑来看看类的存储模式:

• 类成员变量存储在实例化对象中
• 类成员函数存储在公共的代码段

可以用下面这张图来理解:

对类成员变量的解释:

由于每一个对象中的变量的值可能不同
所以成员变量存储在不同的对象中

对类成员函数的解释:

但是每个对象调用的函数是相同的
为了节省空间,将成员函数从对象中剥离
到公共代码段,不管实例化多少个对象
只要调用成员函数就会去代码段找!

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7. this指针

先看以下的日期类:

class Date
{ 
public:
	void Init(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;
	d1.Init(2023,7,22);//初始化对象
	return 0;
}

看似Init只有三个参数
看似调用Init时只传了三个参数

但其实还有一个隐藏的指针this!

可以用下图理解this的位置:

并且在每一个成员变量之前
都有this指针解引用访问它:

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7.1 this指针的特性

基本特性:

1. this指针的类型：const 类类型 *
   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指针不能我们显示去写
   也不能我们显示去传对象地址

4. this指针存储在栈区,不存储在对象中

对特性的理解:

不能这样写代码:

class A
{ 
void Init(A* this,int a)
{
	_a=a;
}
 int _a;
};

int main()
{
	A a1;
	a1(&a,10);
}

假如这样写代码,那么函数参数就有三个
系统还是会自动传this指针,会报错

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7.2 this指针的用处

假设我们实例化了两个对象
分别是d1和d2

class Date
{ 
public:
	void Init(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;
	Date d2;
	d1.Init(2023,7,22);//初始化对象
	d2.Init(2023,7,23);
	return 0;
}

已知成员函数是放在公共代码段的
假如没有this指针存在
函数体又没有区别不同对象的手段

那么就会出现一个问题:
对象d1调用函数Init时,函数不知道是
哪一个对象调用了它,就无法区分对象

使用this指针将对象的地址传入函数中
函数体就可以区分不同对象了!

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8. 总结以及拓展

本章是类和对象的入门篇
只介绍了类的解基本概念和特性
其中比较重要的是this指针
它还会陪伴我们很久!

基础不牢,地动山摇
类学不会,学C++就受罪

拓展: C++命名方式

C++又很多习惯的命名方式
这里介绍一个:驼峰法命名

• 单词和单纯之间首字母大写
• 函数名,类名首字母大写
• 变量首字母小写,后面单词首字母大写
• 成员变量的首字母前加下划线_

举例说明:

class Date
{ 
public:
  void InitDate(int year, int month, int day)//initialize date
  {                                          //初始化日期,简写后,I和D要大写
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void PrintInfo()//printf information,简写后P和I要大写
  {
    cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
  }
private:
  int _year; //成员变量前面加_
  int _month;
  int _day;     
};

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下期预告:类和对象(中)