C++：类和对象（上）

目录

C++：类和对象

1.面向对象的初步认识

2.类的引入

3.类的定义

1.类

2.类的两种定义方式

3.为什么类的成员变量前面要加  _ ?

4.类的访问限定符及封装

1.访问限定符

2.封装

5.类的作用域

6.类的实例化

7.类的对象大小的计算

1.如何计算类的大小

2.类对象的存储方式猜测

8.类成员函数的this指针

1.this指针引出

2.this指针的特性

3.this指针相关问题

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C++：类和对象

1.面向对象的初步认识

C语言：基于面向过程，关注的是过程，分析出解决问题的步骤，用函数调用解决问题

C + + ：基于面向对象，关注的是对象，将一件事情拆分为不同的对象，靠对象之间的交互完成

2.类的引入

C++对C语言进行了优化：

1.C语言中的结构体只能定义变量

2.C++中结构体即有成员变量，也可以有成员函数

C++的结构体：

struct Person 
{
	Person* p1;
	char name[20];
	int age;
};

C中这样写是不允许：

1 typedef struct Person 
2 {
3	 Ps* p1;
4	 char name[20];
5	 int age;
6 }Ps;

这里会有冲突，再第6行后结构体才被命名为Ps，但再第3行就使用了

不过C++中，使用class来代替

3.类的定义

1.类

示例：

//类
class MyClass 
{
//类体：
	//成员函数
	//成员变量
};  //;不可省略

clss:类的关键字        MyClass：类名        ；不可省略

2.类的两种定义方式

--声明和定义全部放在类中

示例：

class Person 
{
public:
	//显示信息
	void showinfo() 
	{
		cout << _name << "-" << _sex << "-" << _age << endl;
	}

private:
	char* _name;//姓名
	char* _sex;//性别
	int _age;//年龄
};

注：若成员函数放在类中定义，编译器可能会将其当作内联函数（取决于其指令长短）

--类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中

注：成员函数名前要加类名：：

{ }形成了一个域，编译器在编译的时候看见了showinfo的声明，后会在链接的时候取查找该函数，若当前作用域查找不到，就回去全局域查找，再查找不到就会报错

因此，定义的时候，告诉其是属于类Person的成员函数

3.为什么类的成员变量前面要加  _ ?

目的：便于区分

示例：

class Date
{
public:
    void Init(int year)
    {
    // 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
    year = year;
    }
private:
    int year;
};

因此改为：

class Date
{
    public:
    void Init(int year)
    {
    _year = year;
    }
private:
    int _year;
};

4.类的访问限定符及封装

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

访问限定符：

• public：共有
• protected：保护
• private：私有

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. 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：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

问题：C++中struct和class的区别是什么？

---class的默认访问权限为private，struct为public（C++兼容C，struct可以定义类和class定义类基本一样）

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

5.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

示例：

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;
}

6.类的实例化

类的实例化:用类类型创建对象的过程

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；比如：房子与设计图 （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）

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

int main()
{
Person._age = 100;  // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
return 0;
}

Person类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄

7.类的对象大小的计算

1.如何计算类的大小

class A
{
public:
    void PrintA()
    {
     cout<<_a<

问题：类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？

2.类对象的存储方式猜测

1.对象类中包含各个成员

 缺陷：浪费空间（当实例化多个对象的时候）

2.代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址

3.只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段 

对上叙述的3中方式，计算机采用了第3中方式存储

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:
  void f1(){}
private:
  int _a;
}

// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
 void f2() {}
};

// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

 sizeof(A1) : 4      sizeof(A2) : 1    sizeof(A3) : 1

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐
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的对象。

3.内存对齐

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。

问题：

1. 结构体怎么对齐？ 为什么要进行内存对齐？
2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐？能否按照3、4、5即任意字节对齐？
3. 什么是大小端？如何测试某台机器是大端还是小端？

8.类成员函数的this指针

1.this指针引出

目的：为了区分类实例化出的对象

代码：

class Date
{
public:
    void Init(int year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    void Print()
    {
    cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <

问题：Date类中有 Init 与 Print 两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用 Init 函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2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。

2.this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* 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，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.this指针相关问题

1.this指针存在在哪？

--栈     this指针本质上是“成员函数”的形参

2.this指针可以为空吗？

this 指针不应该为空，因为它总是指向调用它的对象实例。

2.类的存储方式的理解

// 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
 

// 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 Print()
    {
    cout << "Print()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};

int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();
    return 0;
}

结果：C（正常运行）   

（类里的成员函数存放在公共代码区）

虽然p为空指针，但再调用Print()的时候是去公共代码区中调用，而没有使用p这个对象，再其里面调用

// 2.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;
}

结果：B（运行崩溃）

该程序调用printA()的时候,用到了P里的成员变量_a，但p为空指针，不存在_a,程序运行崩溃