C++类和对象

Posted 2022-07-15 繁华的梦境

目录

• 面向过程和面向对象初步认识
• 类的定义
• 类的访问限定符及封装
• • 访问限定符
  • 封装
• 类的作用域
• 类的实例化
• 类的对象大小计算
• 类成员函数this指针

面向过程和面向对象初步认识

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。
比如一个外卖系统
面向过程：下单、接单、送餐三个过程
面向对象：客户、商家、骑手，关注的是三个类对象之间的关系

类的定义

class Name

	//类体:由成员函数和成员变量组成
	//注意后面的分号
;

class为定义类的关键字，Name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。
类有两种定义方式
1.声明和定义全部放在类体中，需要注意：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。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

//声明放在头文件中
class Person 
public:
	void ShowInfo();
private:
	int age;
	char* name;

//定义放在类的实现文件Person.cpp中
#include "Person.h"
void Person::ShowInfo()
	cout<<name"-"<<age<<endl;

类的访问限定符及封装

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。

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. 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
面试题：C++中struct和class的区别是什么？
C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体去使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class是定义类是一样的，区别是struct的成员默认访问方式是public，class是的成员默认访问方式是private。

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：我们如何管理兵马俑呢？如果什么都不管，兵马俑就被随意破坏了。那么我们首先建了一座房子把兵马俑给封装起来。但是我们目的全封装起来，不让别人看。所以我们开放了售票通道，可以买票突破封装在合理的监管机制下进去参观。类也是一样，我们使用类数据和方法都封装到一下。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。所以封装本质是一种管理。

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，需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。

class Person

public:
	void Print();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
;
// 这里需要指定Print是属于Person这个类域
void Person::Print()

	cout << _name << " "<<_gender << " " << _age << endl;

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. 就好比类就是房子设计图纸，而实例化对象就是房子。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。

类的对象大小计算

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？
如果类对象包含类的各个成员，因为每个对象是不一样的，当调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。所有标准规定对象只保存成员变量，成员函数存放在公共代码段
看下面这段代码


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。
给空类一个byte不是为了存储数据，是占位，表示对象存在过

类成员函数this指针

看下面这段代码

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;

对于上面的类，有这样的一个问题：
Date类中有SetDate与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？
因为C++中通过引入this指针解决了该问题，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。
所以上面代码的d1.SetDate(2018, 5, 1)相当于d1.SetDate(&d1, 2018, 5, 1)，void SetDate(int year, int month, int day) 相当于void SetDate(Date* this int year, int month, int day)，_year = year相当于this->_year = year，后面_month和_day都默认有一个this指针。
this指针特性

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

this指针本质是成员函数形参，自然存放在内存中的栈区中，不同编译器存放的位置不同，vs编译器是通过ecx寄存器存储的
看下面这段代码

class A

public:
	void PrintA()
	
		cout << _a << endl;
	
	void Show()
	
		cout << "Show()" << endl;
	
private:
	int _a;
;
int main()

	A* p = nullptr;
	p->PrintA();
	p->Show();

调用PrintA()函数

调用Show()函数

为什么都是空指针调用函数，结果却不一样？
分析

调用成员函数的时候会把成员地址也传过去，成员地址就是p指针，把p指针传过去，成员函数会用this指针接受传过来的地址，PrintA函数的this指针接收到的是空指针，然后用this指针去访问成员变量_a，这样就对空指针解引用了，所以会报错，调用Show函数没有对this指针去访问成员变量，只是简单把p传递给了this指针，也就不存在对空指针解引用，所以正常打印（成员函数的地址不在对象中存储，而是存储在公共代码段）。