【C++学习】类和对象 | 类的成员函数存放在哪里?| this指针 | 构造函数 | 析构函数 | 探索构造和析构函数的更多细节

写在前面:

上一篇文章开始学习类和对象了,结尾还留了一个疑问,

类的成员函数究竟存放在哪里?

如果有兴趣可以去看看:http://t.csdn.cn/JilEt

这篇文章先解答这个问题然后继续学习类和对象的内容。

目录

写在前面:

1. 类的成员函数存放在哪里?

2. this指针

3. 构造函数

4. 析构函数

5. 探索构造和析构函数的更多细节

写在最后:


1. 类的成员函数存放在哪里?

实际上,类的成员函数是存放在公共代码区。

你可能会问,那这个公共代码区是在哪里呢?

这个其实我们不用关心,因为我们在调用的时候编译器会帮我们找到,

最重要其实是得理解为什么成员函数要单独放在一个区域,

而类的成员变量就有多份,每个实例化出来的类对象都有一份。

再来看一个例子:(如果这个类没有成员变量呢?)

#include 
using namespace std;

class A {
	void f() {}
};

int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;
	return 0;
}

输出:

1

为什么是1,没有成员变量,类的大小难道不是0吗?

实际上,没有成员变量的类保留一个字节的大小是为了占位,

表示对象存在,不存储有效数据。

2. this指针

我们来看这样一段代码:

#include 
using namespace std;

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; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;

	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);

	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

我们定义了一个存放日期的类,

实现了一个初识化的函数和一个打印函数,

可是我们在调用打印函数的时候,都是直接调用 Print(),

编译器是怎么区分我们的成员变量究竟是用那一份数据的呢?

实际上,类的成员函数存在着这一个隐藏的参数,

我们通常把它称作隐藏的this指针:

还是这份代码:(以Print函数为例)

#include 
using namespace std;

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

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

	//实际上编译器是这样操作的:
	//void Print(Date* const this)
	//{
	//	cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	//}

private:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;

	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);

	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

我们不能在形参或者实参显示传递this指针 ,

但是我们可以在函数里面使用this指针的,

像这样是允许的:

//#include 
//using namespace std;
//
//class A {
//	void f() {}
//};
//
//int main()
//{
//	cout << sizeof(A) << endl;
//	return 0;
//}

#include 
using namespace std;

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

	void Print()
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}

	//实际上编译器是这样操作的:
	//void Print(Date* const this)
	//{
	//	cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	//}

private:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;

	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);

	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

不过我们是不能修改this指针的,

看到那个const了吗,他修饰this,所以this不能被修改,

但是this指针指向的内容是可以被改变的。

这时候问题来了,this指针是存在哪里的?

看清楚了,this指针是一个形参啊,他就跟普通的参数一样存在函数调用的栈帧里面。

这个时候来一道紧张刺激的题目试试水,看看对this指针的理解如何:

// 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;
}

答案选C,

先来说A选项,这段代码没有语法错误。

再来看B选项,p调用Print函数的时候不会发生解引用,

因为Print的地址不在对象中,在调用前已经找到该函数了,所以这里没有访问空指针,

其它地方也没有访问空指针,所以也不会运行的时候崩溃,

所以答案选C,代码正常运行。

那我们再来看这一道题:

// 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 << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->PrintA();
	return 0;
}

答案选B,

做完第一道题目,这道题其实就已经很清楚了,

调用PrintA这个函数的时候,通过this指针调用_a,就会导致访问空指针,然后崩溃。

3. 构造函数

我们在使用C语言实现数据结构或者说使用数据结构的时候,

都必须先Init初始化一下,使用完了之后又得Destory销毁,不然会内存泄漏,

怎么说呢,用个一两次到还好,要是频繁创建销毁实在是太不方便了,

这个时候,祖师爷就想了个办法,要是能自动初始化和销毁就好了,

然后,祖师爷就设计了构造函数,专门用来做初始化工作。

构造函数的特征

1. 函数名与类名相同

2. 没有返回值(也不需要写void)

3. 对象实例化的时候编译器自动调用对应的构造函数

4. 构造函数可以重载

为什么构造函数这么特殊?别问,问就是他是祖师爷的亲儿子。

比如说我们写一个构造函数:

#include 
using namespace std;

class Stack {
public:
	//构造函数
	Stack(int capacity = 4) {
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (malloc == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}

		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}

	//不需要这个了
	//void Init() {
	//	//...
	//}

	void Push() {
		//...
	}

	void Destory() {
		//...
	}

private:
	int* _arr;
	int _size;
	int _capacity;
};
int main()
{
	Stack st;
	st.Push();

	return 0;
}

这个时候,我们不需要Init就可以直接使用这个对象而不会报错了,

因为在实例化类对象的时候就自动调用了构造函数。

4. 析构函数

析构函数与构造函数的功能正好相反,

其实就是我们前面讲的,完成Destroy的功能,

对象在销毁的时候会自动调用析构函数,完成对象中资源的清理工作。

析构函数的特征

1. 析构函数名是在类名前加上字符 "~"

2. 无参数和返回值

3. 一个类只有一个析构,如果没有定义,系统会生成一个默认的析构函数(析构函数不能重载)

4. 对象生命周期结束时,编译器会自动调用析构函数

有了析构函数,Destroy自然也不需要了,

还是这段代码:

#include 
using namespace std;

class Stack {
public:
	//构造函数
	Stack(int capacity = 4) {
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (malloc == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}

		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}

	//不需要这个了
	//void Init() {
	//	//...
	//}

	void Push() {
		//...
	}

	//不需要这个了
	//void Destory() {
	//	//...
	//}

	//析构函数
	~Stack() {
		free(_arr);
		_arr = nullptr;
		_size = 0;
		_capacity = 0;
	}

private:
	int* _arr;
	int _size;
	int _capacity;
};
int main()
{
	Stack st;
	st.Push();

	return 0;
}

有了构造和析构函数,以后就不用再用Init和Destroy了,解放双手。

5. 探索构造和析构函数的更多细节

来看这段代码:

class Date {
public:
	void Print()
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}

private:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};

int main()
{
	Date d1;

	d1.Print();

	return 0;
}

我们并没有自己实现构造函数,

那类里面有构造函数吗?

根据我们刚刚学习的构造函数的特性,编译器会给我们自动生成一份默认的构造函数,

那默认的构造函数有做什么事情吗?

来看这段代码的输出:

-858993460--858993460--858993460

是的,一堆随机值,

默认生成的构造函数看起来啥也没干。

实际上,编译器默认生成的构造函数,内置类型不做处理,

而自定义类型会去调用他们自己的默认构造函数。

(自定义类型:使用struct/class定义的类型)

这里补充一下:有些编译器可能会处理内置类型(C++没有规定,所以我们默认没有处理)

默认构造函数啥都不干好像不太好,所以C++就打了个补丁:

来看例子:

#include 
using namespace std;

class Date {
public:
	void Print()
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}

private:
	int _year = 2023; 
	int _month = 6; 
	int _day = 26; 
};

int main()
{
	Date d1;

	d1.Print();

	return 0;
}

输出:

2023-6-26

可以在成员函数的声明那里给缺省值,

这个是C++11添加的新语法。

这里还有一种情况,

来看代码:

#include 
using namespace std;

class Date {
public:
	Date() {
		_year = 2023;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}

	Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}

private:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};

int main()
{
	Date d1;

	d1.Print();

	return 0;
}

我们重载了构造函数,一个无参,一个全部参数带着缺省值,

这样的情况是报错的,为什么呢?

因为无参调用会出现歧义,两个构造函数都能进行无参调用,导致错误。

这里补充一个知识点,什么是默认构造函数?

不传参就调用的就是默认构造函数,无论是我们自己写的还是编译器自己生成的。

而默认构造函数只能有一个,如果我们写了,编译器就不会生成,

而上面那种情况就是右两个默认构造函数,这个规则的原理刚刚我们也分析了,

其实就是会出现歧义这个问题。

这里就再说一句:

析构函数跟构造函数差不多,如果没写析构函数,编译器会自动生成默认的析构函数,

(当然它也啥都不干)而在类内的定义的自定义类型会调用他们自己的析构函数。

写在最后:

以上就是本篇文章的内容了,感谢你的阅读。

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