在守望先锋学习C++的类与对象

Posted 2021-06-24 Booksort

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了在守望先锋学习C++的类与对象相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

C++是一门OOP（面向对象）的语言。
而C语言只是一门面向过程的语言。
里面有些思路需要重新改变。

前情提要：文章较长，请根据目录自行选择

一、守望先锋

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天使姐姐不漂亮吗？
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为一个场守望先锋街机先锋统计数据

如果是面向过程的程序员，可能会考虑：

记录每个玩家所选的英雄，击杀人数，对对面伤害量，治疗量，承受伤害量，命中率等等。

同时还要记录每个英雄的移动，释放技能，技能是否命中，技能造成的伤害的计算，甚至还要考虑技能的运动等等。
甚至还要考虑对方的技能对自己的影响，以及队友的技能对自己的影响。

用一个主函数 main 来获取所有数据。
调用另外一些函数来分别计算英雄的移动，技能伤害，技能影响，收到的伤害等等。

再调用另外一部分函数来显示结果。玩过守望先锋的玩家都知道，对于这些数据的 计算，统计，显示，都是瞬时性的，会随着玩家的操作不断变化。而且，一次组队并不是只打一场，可能会由两场左右。
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守望先锋并不是传统的FPS游戏，而是FPS与Moba游戏的结合

而且，对于不同的英雄都要根据英雄的技能去计算，统计不同的数据。
如：安娜要分别统计开镜和不开镜的命中率，以及睡针的命中人数。
而法拉要统计火箭弹直接命中人数等等。

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而不同模式，又会有不同的变化，对英雄的移动，技能的影响也是不同的。
如：战斗狂欢，让所有英雄的血量翻倍，技能CD减半，这就会造成很多不一样的“化学反应”。
像我有一次战斗狂欢打了 1.5h 才打完（路霸一直卡车旁边，都在卡加时），对于普通快速10分钟左右可是相当长的。对于比赛的各个数据上限又该怎么设置？
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而不一样的地图对角色的移动，技能的影响又是不一样的。比如：地形杀。

但对于数据怎么办？又要重新统计。这相对于计算机而言都太复杂。（如果是这样，我相信网易的服务器早就崩了）。

总之，对于过程性编程，首先要考虑遵循的步骤，然后要考虑如何表示这些数据。

如果是一位OOP程序员，其不仅要考虑如何表示数据，还要考虑如何使用数据。

我要跟踪什么呢？当然是每个玩家，因此要有一个对象来表示每个玩家的各个方面的数据。可以选择为各个不同的英雄定义不同的类，在通过类来为玩家创建对象，让计算机执行计算玩家之间的数据交互，可以自动计算。我们要做的仅仅是研究如何跟踪或表示，每个玩家之间的数据交互。
对于OOP程序员，只需为每个不同英雄定义属于他们的类，每次游戏开始，再为每个玩家根据其选择创建对象。再利用算法跟踪玩家之间的数据交互即可

这不比面向过程编程简单？（不知道我理解的对不对）
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ps:Dv.A爱你呦~

二、对象和类

这个世界太复杂，处理复杂性的方法之一是简化和抽象。
守望先锋游戏中，通过为每个英雄定义一个类，为每个玩家创建一个对象来统筹数据。
在C++中，用户定义类型指点是实现抽象接口的类的设计。
（说人话就是按照需求，定义类。）

1、什么是类

我们都知道建一栋房子首先需要什么？

需要图纸，房子的结构图纸。

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有了图纸，我们就可以根据图纸见很多大同小异的房子（一张图纸建出来的么）。
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在这里插入图片描述

房子可以建很多，而图纸始终是那一张。
这样可以帮助我们更好理解。
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对像是一个实体，而类只是一个自定义的类型。
就像int a;
a 是一个实体变量，在内存中有空间，而 int 只是一个类型，表明 a 的身份。

这样应该理解了吧。
基本类型（内置类型）定义变量完成了三项操作

决定数据对象需要的内存数量
决定如何解释内存在的位（long和float在内存中占用的位数相同，但是他们转换成数值的方法不同）；
决定可使用数据对象执行的操作或方法。

对内置类型而言，有关信息全部被内置到编译器中。但是C++在自定义类型是，必须要自己提供所有信息。

类的实例化：就是根据类创建一个对象

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C语言创建一个栈的”类“

C语言也是存在”类“。我们常用的结构体。
比如我们用C语言去是实现一个栈

#define CAP 4
typedef int STData;
typedef struct Stack//结构体用于维护栈
{
	int top;//栈顶标记
	STData* arr;//栈的指针
	int capacity;//栈的容量
}STstack;

这是对于栈的数据的定义，栈就是我们用结构体定义的一个”自定义类型“–”栈类型“。（因为它并不具有自定义类型的全部信息）

void InitStack(STstack* st);//栈的初始化
void StackPush(STstack* st, STData n);//元素入栈
STData StackPop(STstack* st);//元素退栈
void StackExpansion(STstack* st);//扩容
int StackEmpty(STstack* st);//判断栈是否为空
void StackDestory(STstack* st);//销毁栈，防止内存泄漏
void StackPrint(STstack* st);//打印栈的元素，但前提是要退栈才能得到元素

这些函数是我们能够对栈执行的操作。

但是数据和执行方法都是分离的。

这就导致我们重点关注的是对栈操作的整个过程。
就是，我们这一步选择入栈，下一步选择弹栈。

C++创建一个栈的类

我们会将栈看为一个类，也就是一个类型，一个自定义类型。
而一个类型，我们需要两个部分

1，类的成员变量（类的属性）
2，类的成员函数（类的行为/能够执行的操作）

这个也满足上面关于类型的三项操作。

对于C++而言，就不再用结构体这个概念了，该叫类。
C++将struct从C语言的结构体 - 升级到 - 类

你目前可以认为C++中的类就是C语言的结构体除了定义结构体成员变量还有结构体成员函数。
比如：

#define CAP 4
typedef int STData;
struct Stack//结构体用于维护栈
{
	//结构体成员变量
	int top;//栈顶标记
	STData* arr;//栈的指针
	int capacity;//栈的容量
	
	//结构体成员函数
	void InitStack(STData capacity=4);//栈的初始化//缺省
	void StackPush(STData n);//元素入栈
	STData StackPop();//元素退栈
	void StackExpansion();//扩容
	int StackEmpty();//判断栈是否为空
	void StackDestory();//销毁栈，防止内存泄漏
	void StackPrint();//打印栈的元素，但前提是要退栈才能得到元素
};

你目前可以理解成长这样。

而且，其类名就可以是其自定义类型的类名。
直接Stack a1;。这就定义了一个对象。
而且也不用传上面指针过去了，可以a1.Init()，就可以调用那些成员函数。
由于C++兼容C语言，这可以是一个类。但C++会使用class(其中文有类的意思)。

2、类的定义

class ClassName//class是定义类的关键字 后面接一个类的名字
{
//类体：由成员变量和成员函数组成
};

与定义结构体很像。
对于类而言，其中的成员函数。你可以直接在类中定义。也可以在.h文件类中声明，去.c文件中定义。但是，在类中的成员变量，那只是声明，并不是定义。

声明与定义的区别

声明：告诉编译器，我有一个这样的东西在这，但并未实现。
定义：根据声明，去实现这个对象的需求。

形象来说就是：

游戏公司建了一个新游戏的文件夹，并向外发布公告，说未来会发布一款新游戏，也可能文件夹都还没建好。
这就是声明，只是告诉你有，但你不知道游戏剧情、内容、玩法是什么。只知道有这个游戏。

当游戏发售后，你买了。你就可以知道游戏的所有内容。
这就是定义。

声明是对的是一个属性，而定义对的是一个实体。

访问限定符

C++对于类中的成员提供了访问限定符
private(私有),public(公有),protected(保护)。
他们描述了对类成员的访问控制

根据类创建的对象，都可以访问到对象类的公有部分，并且只能通过公有函数来访问对象类的私有成员

访问控制，也是对对象类的数据的保护。

OOP编程的主要目标之一是隐藏数据，因此这类数据通常放在私有部分，
而组成类接口的成员函数放在公有部分，否则就无法调用这些函数。

由于C++兼容C语言，且C++对C语言的结构进行了拓展，如

struct A
{};
class A
{};

在C++中，都是类。

两者区别

对于struct创建的类，里面的成员默认公有。
对于class 创建的类，里面成员默认私有。

例如：创建一个OW英雄-安娜的类
在这里插入图片描述

class Ana
{
public:
	void ShowData();//展示数据
	void Teletherapy(bool input);//远程治疗
	void SleepyNeedle(bool input);//睡针
private:
	char Name[20];//名字
	int Weight;//体重
	int Height;//身高
	double Speed;//移动速度
	double Blood;//血量
	//睡针类 睡针
};

私有数据，我们是不能修改或访问的，
只能通过公有函数去操作，或通过公有函数来了解私有数据的状态。

如果我们能直接访问到私有数据，那么我们也能对私有数据进行修改，但那样不就成开挂了吗?（正常人谁打竞技游戏开挂）。

所以，一般情况下，成员变量都是私有的，想给你用的成员函数是公有的，不希望被调用的函数是私有的。

类大小的计算

根据规则：计算类的大小，是不考虑类中成员函数的，只计算类中成员变量，同时还要考虑结构体内存对齐规则，也就是计算结构体大小的规则。

结构体内存对齐规则

第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
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。
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
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。
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。

那就计算一下

#include <iostream> 
class Ana
{
public:
	void ShowData();//展示数据
	void Teletherapy(bool input);//远程治疗
	void SleepyNeedle(bool input);//睡针
private:
	char Name[20];//名字
	int Weight;//体重
	int Height;//身高
	double Speed;//移动速度
	double Blood;//血量
};
int main(void)
{
	Ana a1;
	Ana a2;
	std::cout << "a1 = "<<sizeof(a1)<<std::endl;
	std::cout << "a2 = "<<sizeof(a2)<< std::endl;
	return 0;
}

创建了两个对象。
在这里插入图片描述
编译器输出结果。

来看看其内存的概念图

在这里插入图片描述

对于类中的成员函数是不会进行计算大小的。

3、this指针

在这里插入图片描述

这也是类中一个比较重要的知识点

通过一个日期类来分析（因为日期类比较简单）

简单的日期类

#include <iostream>
class Date
{
public:
	void Init(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//缺省参数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	
	void print(void)
	{
		std::cout << _year << "年" << _month << "月" << _day<<"日"<<std::endl;
	}
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main(void)
{
	Date d1;//类的实例化
	Date d2;
	
	d1.Init(2002,2,5);//对象d1初始化
	d2.Init(2019,4,1);//对象d2初始化
	
	d1.print();//打印
	d2.print();//打印
}

输出结果
在这里插入图片描述

在调用对象类的成员函数初始化对象 d1，d2 。
在成员函数中可以访问到对象封装的成员变量。

再介绍一下
对于类的实例化，创建对象。

	Date d1;//类的实例化
	Date d2;

系统会为对象d1 d2在栈中分配空间。
但是只是对象中的成员变量分配在该对象的空间内。

成员变量与成员函数的空间分布

但是对于成员函数，其是在一个代码公共区段，而不是在每个对象空间的内部。不会每调用一次就分配一块空间。
每个对象都可以访问那个区段。
在这里插入图片描述

this指针的分析

我们就该想，当调用函数时，进入公共区段。如何确定调用的是那个对象的成员变量呢？
其实，传递过去的参数，不仅仅有显示声明定义的参数，还有一个隐藏的this指针。
即，C++编译器会为每一个非静态成员函数配备一个隐藏的指针参数。

该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)。

在这里插入图片描述

当然，你也可以这样写

void Init(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//缺省参数
{
	this->_year = year;
	this->_month = month;
	this->_day = day;
}
void print(void)
{
	std::cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << std::endl;
}

但是我们不能自己在参数列表中加一个this指针，因为编译器自己会传递，会处理。要是自己加了，就会造成参数缺失。

这样也是允许的，不容易搞混。

成员函数调用的真实样子

d1.Init(2002, 2, 5);//->Init(&d1,2002, 2, 5);
d2.Init(2019, 4, 1);//->Init(&d2,2019, 4, 1);

d1.print();//->print(&d1)
d2.print();//->print(&d2)

图片更好看一些。
在这里插入图片描述

注意

而且，对于类的成员变量，最好命名独特一点，不然，如果和缺省参数名字一样，编译器会无法识别，this指针指向不明，从而报错

this指针的特性

this指针的类型：类型const
只能在成员函数的内部使用
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。
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指针储存在哪？

就我目前微薄的知识，this指针是储存在栈中的。
因为，this指针毕竟是一个形参。而形参和局部变量都是储存在栈中的。
可以随着成员函数的调用而创建，函数结束就销毁。但是不同编译器是按照不同的规则的，比如VS就是通过ecx寄存器自动传递。

看看这个，来理解

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();
}

创建一个对象指针，并把它初始化为空。

p->PrintA();如果this->_a是行不通的，本身就是空指针，指向空，根本就不会有指向有权限的空间。算是非法访问。

但是p->Show();，并未访问对象内，而是访问到类的公共区段。不会造成非法访问。

三、类的六个默认成员函数

类的默认成员函数即使我们

不自己声明定义，编译器也会自动创建定义

对于一个什么成员函数都没有的类，是一个空类。但是，当编译器处理时，会自动生成6个默认成员函数来防止出错。
在这里插入图片描述
事实上，真正用处大的是前4个，后面两个，基本上没多大用处。

1、构造函数

该函数可以完成对对象的初始化。
C++提供这个默认成员函数。是为了解决，没有初始化就使用对象的问题。

对于日期类

class Date
{
public:
	//void Init(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//缺省参数
	//{
	//	this->_year = year;
	//	this->_month = month;
	//	this->_day = day;
	//}

	void print(void)
	{
		std::cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << std::endl;
	}

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

如果没有Init()函数，如果是C语言的话，就会报错，因为没有初始化。
就比如这样

int main(void)
{
	
	Date d1;
	Date d2;
	d1.print();//->print(&d1)
	d2.print();//->print(&d2)
}

我们没有初始化，却直接打印。事实上，编译器输出
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虽然没有报错，但是却输出了随机值。这样也是防止了程序直接崩溃的问题。

构造函数的概念

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，保证每个数据成员
都有一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次

这是一个默认成员函数，意思就是如果我们自己不定义，系统就会自动生成。
加上构造函数

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

输出结果
在这里插入图片描述

如果我们自己不定义，系统会自动生成，我们定义，系统就调用我们定义的函数。

什么？你不相信系统调用了构造函数

那我就加一个打印，来看看结果

Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

看看输出结果：
在这里插入图片描述
现在相信了吧。

构造函数的特性

构造函数虽然名字感觉像是负责为对象创建分配空间，
但实际上，起作用只是完成对对象的成员变量的初始化，防止未初始化就使用而造成的程序崩溃。

特性

名字与类名一样
函数无返回值（注意：是无返回值，void是返回一个空，实际上还是有返回值，而构造函数其根本就没有返回类型）
在对象实例化时，编译器会自动调用对应的构造函数（我们没定义就调用默认的）
构造函数可以重载

虽然可以重载
但是

Date()
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = 10;
	_month = 1;
	_day = 1;
}
Date(int year=1, int month = 1, int day = 1)
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

却不受欢迎的，因为编译器也不知道如何处理。会报错。

但可以这样

Date(int year,int month = 1, int day = 1)
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

在初始化的时候，自己无论如何都要提供一个值。

或者

Date()
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = 10;
	_month = 1;
	_day = 1;
}
Date(int year, int month, int day)
{
	std::cout << "Date()" << std::endl;
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

可以运行，但还不如全缺省的构造函数。

自定义类型与内置类型

内置类型：内置类型就是语法已经定义好的类型：如int/char…，
自定义类型：是我们使用class/struct/union自己定义的类型

对于普通的成员变量而言，其默认的构造函数，感觉效果并不怎样。但是，如果有一个成员变量也是类？（自定义类型）。

#include <iostream>
class A
{
public:
	A()
	{
		std::cout << "A()" << std::endl;
	}
private:
	int a;
};
class Date
{
public:
	
	void print(void)
	{
		std::cout << _ye以上是关于在守望先锋学习C++的类与对象的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 守望先锋开启压力测试
 守望先锋app
 《守望先锋》压力测试时间延长一天
 浅谈《守望先锋》中的 ECS 构架
 守望先锋图片
 守望先锋app

在守望先锋学习C++的类与对象

目录

一、守望先锋

二、对象和类

1、什么是类

C语言创建一个栈的”类“

C++创建一个栈的类

2、类的定义

声明与定义的区别

访问限定符

类大小的计算

3、this指针

简单的日期类

成员变量与成员函数的空间分布

this指针的分析

this指针的特性

this指针储存在哪？

看看这个，来理解

三、类的六个默认成员函数

1、 构造函数

构造函数的概念

什么？你不相信系统调用了构造函数

构造函数的特性

自定义类型与内置类型

1、构造函数