深入理解C++类和对象(上)

Posted 2021-05-23 　落禅

1.面向对象的初步引入

C语言注重过程
C++注重面向对象
例如：点外卖
C语言：注重下单–>接单–>送单这个过程，通过一个个函数来实现这三个过程
C++：客户–>商家–>骑手
C++更注重对象之间的交互，利用对象之间的交互来完成任务，每个对象都有不同的行为，例如客户下单，商家接单制作，骑手送单
C++通过这三个对象之间的行为交互来实现整个送外卖的过程,通过这个例子我们可以先简单理解一下c++中的对象概念

2.类的引入

在C++中，结构体内不仅可以定义数据，还可以定义函数
例如：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
struct Person //定义一个人得结构体
{
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};
int main()
{
	struct Person person;
	Person person1;
	person1.name = "张三";
	person1.age = 16;
	person1.sex = "男";
	person1.Print_PersonInfo();
	return 0;
}

运行截图：

如上所示：
我们定义一个Person 类型的结构体，在里面创建3个变量，姓名，年龄，性别， 这我们应该非常清楚，后面我们还定义了一个函数用来打印这三个信息，我们发现这并不会报错， 之后我们通过创建person1这个变量(在C++中定义结构体变量时struct可以省略)，为其赋值，之后调用打印函数

在C++中结构体容许定义函数，我们把这个结构体内数据与函数同时存在的结构体称为一个类，我们更喜欢把前面这个struct 变为calss(类)
我们把里面的变量称为成员变量，函数称为成员函数， 这个在主函数中通过类创建的对象我们称之为对象

我们将struct 变为class::

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person //定义一个人得结构体
{
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};
int main()
{
	struct Person person;
	Person person1;
	person1.name = "张三";
	person1.age = 16;
	person1.sex = "男";
	person1.Print_PersonInfo();
	return 0;
}

运行截图：

我们发现这里面有一堆错误，最主要是无法访问private成员，在这里我们不得不说C++中类的访问权限这件事：
我们想让用户访问到的我们就将该属性设这为共有，不想让用户访问到的属性就设置为私有或者保护
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

注意：
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.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

在C++中struct为了兼容C语言中结构体的用法，默认访问权限为public,而在C++class默认访问权限是是private，因此我们上面的代码会报错，当我们加上访问权限public:之后，之前的代码就不会报错了

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person //定义一个人得结构体
{
public:
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};
int main()
{
	struct Person person;
	Person person1;
	person1.name = "张三";
	person1.age = 16;
	person1.sex = "男";
	person1.Print_PersonInfo();
	return 0;
}

运行截图：

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

class 为定义类的关键字，className为自定义类的名字，注意括号结尾处的分号
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。

类的两种定义方式：

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。

class Person //定义一个人得结构体
{
public:
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};

2. 声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件中（更推荐这一种）

// test.h文件中声明变量和函数

class Person //定义一个人得结构体
{
public:
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo();
	
};

//test.cpp中定义函数
void  Person:: Print_PersonInfo()
//注意在类外实现函数的时候一定要加作用域限定符指定在哪个作用域下面的函数
{
	cout << "姓名:" << name << endl;
	cout << "性别:" << sex << endl;
	cout << "年龄:" << age << endl;
}

4.类的封装

【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. 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

封装【面试题】
面向对象的三大特性：封装、继承、多态。在类和对象阶段，我们只研究类的封装特性
那什么是封装呢？
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

例如:我们可以将一个类的属性设置成共有的，这样类内类外都可以访问了，非常方便

class Person //定义一个人得结构体
{
public:
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};

当然我们也可以将类的属性设置为私有

class Person //定义一个人得结构体
{
private:
	string name;
	string sex;
	int age;
	void Print_PersonInfo()
	{
		cout << "姓名:" << name << endl;
		cout << "性别:" << sex << endl;
		cout << "年龄:" << age << endl;
	}
};

5.类的大小的计算

类的大小计算符合内存对齐规则，与C语言计算结构体的大小基本一致

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。

注意：类的大小不包括成员函数与静态成员变量，即类的大小为所有非静态成员变量大小之和

例如：

// 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,该类里面只有一个int类型的非静态成员变量，根据结构体内存对齐规则偏移到3处，最大对齐数为4，最终大小为最大对齐数的整数倍，故大小为4

sizeof(A2)=1，该类没有非静态成员变量，相当于一个空类，而在c++中空类的大小为1，故sizeof(A2)=1

sizefo(A3)=1,该类直接是一个空类，故大小为1

6.this指针

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
	void getdata(string name, int age)
	{
		name = name;
		age = age;
	}
	string name;
	int age;
};
int main()
{
	Person son;
	son.getdata("小王", 10);
	return 0;
}

如上所示，我们定义一个类，在类里面定义成员变量，name,age;
我们为其赋值，让name=name,age=age,这时候就会阐述歧义 ，到底是怎样赋值的呢
而C++的this指针解决了这个问题

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

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
	void getdata(string name, int age)
	{
		this->name = name;
		this->age = age;
	}
	string name;
	int age;
};
int main()
{
	Person son;
	son.getdata("小王", 10);
	return 0;
}

这样我们就直到这是在为对象的成员属性赋值了，不会产生歧义

this指针的特性：
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

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To Be Continued…