C++类和对象（类的介绍用法等及this指针）详细解读

Posted 2021-11-05 康x呀

C++类和对象（类的介绍、用法等及this指针）详细解读

• 类和对象的基本概念
• • 类的定义
  • 对象
  • 封装
  • 类的作用域
  • 如何计算类对象的大小
  • 内存对齐
• this指针
• • • this指针的引出
    • this指针的特性

类和对象的基本概念

类（class）是面向对象程序设计最基本的概念，是C++最强有力的特征，是进行封装和数据隐蔽的工具，它把数据与数据的操作紧密地结合起来，是C++封装的基本单元。

当定义了一个类之后,便可以定义该类的变量,这个变量就称为类的对象(或实例这个定义的过程也称为类的实例化。

类的定义

// 时钟类的定义如下;

// An highlighted block
class Clock
{
public:
	void setTime(int newH, int newM, int newS);
	void showTime();
private:
	int hour, minute, second;
};

// 定义类的语法形式;

// An highlighted block
class 类名称
{
public: 
	外部接口
protected：
     保护型成员
private:
	私有成员
};

对类成员访问权限的控制，是通过设置成员的访问控制属性而实现的。访问控制属性可以有以下3种：公有类型(public)、私有类型(private)和保护类型(protected)。

公有类型成员定义了类的外部接口。公有成员用public关键字声明，在类外只能访问类的公有成员。对于时钟类，从外部只能调用setTime()和 showTime()这两个公有类型的函数成员来改变或查看时间。

在关键字private后面声明的就是类的私有成员。如果私有成员紧接着类名称v则关键字private可以省略。私有成员只能被本类的成员函数访问，来自类外部的任何访问都是非法的。这样，私有成员就完全隐蔽在类中，保护了数据的安全性。时钟类中的hour，minute和second都是私有成员。

一般情况下，一个类的数据成员都应该声明为私有成员，这样，内部数据结构就不会对该类以外的其余部分造成影响，程序模块之间的相互作用就被降低到最小。

对象

类实际上一种抽象机制，它描述了一类事物的共同属性和行为。在C++中，类的对象就是该类的某一特定实体(也称实例)。例如，将整个公司的雇员看作一个类，那么每一个雇员就是该类的一个特定实体，也就是一个对象。

声明一个对象和声明一个一般变量相同，采用以下的方式:类名对象名;
例如：
clock myclock；
就声明了一个时钟类型的对象myClock。

注意，对象所占据的内存空间只是用于存放数据成员。函数成员不在每一个对象中存储副本，每个函数的代码在内存中只占据一份空间。

定义了类及其对象，就可以访问对象的成员，例如设置和显示对象myClock 的时问值。这种访问采用的是“.”操作符，访问数据成员的一般形式是:

问题：C++中struct和class的区别是什么？
答：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struct的成员默认访问方式是private。

封装

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。

封装本质上是一种管理：我们如何管理兵马俑呢？比如如果什么都不管，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。

// 具体示例如下代码;

// An highlighted block
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;
}

如何计算类对象的大小

对象中只保存成员变量，成员对象放在公共代码区域，目的是节省空间。

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。

内存对齐

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。
3. 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
4. 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。
5. 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。

this指针

this指针的引出

// 定义一个日期类Date

// An highlighted block
#include<iostream>
using namespace std;
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();
	system("pause");
	return 0;
}

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？

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。

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，不需要用户传递

this指针面试题
1.this指针存在哪里？

其实编译器在生成程序时加入了获取对象首地址的相关代码。并把获取的首地址存放在了寄存器ECX中(VC++编译器是放在ECX中，其它编译器有可能不同)。也就是成员函数的其它参数正常都是存放在栈中。而this指针参数则是存放在寄存器中。类的静态成员函数因为没有this指针这个参数，所以类的静态成员函数也就无法调用类的非静态成员变量。

2.this指针可以为空吗？

可以为空，当我们在调用函数的时候，如果函数内部并不需要使用到this,也就是不需要通过this指向当前对象并对其进行操作时才可以为空(当我们在其中什么都不放或者在里面随便打印一个字符串)，如果调用的函数需要指向当前对象，并进行操作，则会发生错误（空指针引用）就跟C中一样不能进行空指针的引用

// 下面程序能编译通过吗？下面程序会崩溃吗？在哪里崩溃;

// An highlighted block
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	void PrintA()
	{
		cout << _a << endl;
	}

	void Show()
	{
		cout << "Show()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	
	Date *p = NULL;
	p->PrintA();
	p->Show();
}

调用成员函数PrintA时，a的地址就会传给this指针，PrintA要使用a中的成员变量_a，就需要用this指针去解引用找到_a,因为a为nullptr，所以指针越界，程序会崩溃，调用成员函数show时，a的地址就会传给this指针，因为show函数没有引用成员变量，所以就不需要使用this指针，就不会出现指针越界的情况，程序自然就能正常跑起来。