类和对象（上）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了类和对象（上）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

类和对象上

面向过程与面向对象

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

一、类是什么

C语言中，结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。

但是在C++中更喜欢用class来代替。

类的定义

class为定义类的关键字，ClassName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。
  2. 声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件中

    一般情况下，更期望采用第二种方式。

二、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。

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别

【面试题】

问题：C++中struct和class的区别是什么？

解答：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。
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：
比如如何管理动物园呢，如果我们什么都不设置，动物园就可能被随意破坏了，所以我们要在门口设置一个卖票的通道，可以买票突破封装在合理的监管机制下进去参观。类也如此，所以封装本质上也是一种管理。

类的作用域：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 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;

三、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. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，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。

类对象的存储方式

// 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
;


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

四、this指针

我们先来定义一个日期类Date

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;

对于上述类，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？

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

    【面试题】

  5. 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。

  6. this指针可以为空吗？
    可以为空，当我们调用函数时，如果函数内部不需要使用到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。

五、类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数。

构造函数

class Date
 
public:
 void SetDate(int year, int month, int day)
 
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 
 
 void Display()
 
 cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
;
int main()

 Date d1,d2;
 d1.SetDate(2018,5,1);
 d1.Display();
 
 Date d2;
 d2.SetDate(2018,7,1);
 d2.Display();
 return 0;

  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。

特性：

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的虽然名称叫构造，但是需要注意的是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

其特征如下：

  1. 函数名与类名相同。
  2. 无返回值。
  3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
  4. 构造函数可以重载。.
  5. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定。义编译器将不再生成
  6. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认成员函数。

这里就有一个问题：
在我们不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？
解答：
C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语法已经定义好的类型：如int/char…，自定义类型就是我们使用class/struct/union自己定义的类型，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。

class Time

public:
 Time()
 
 cout << "Time()" << endl;
 _hour = 0;
 _minute = 0;
 _second = 0;
 
private:
 int _hour;
 int _minute;
 int _second;
;
class Date

private:
 // 基本类型(内置类型)
 int _year;
 int _month;
 int _day;
 // 自定义类型
 Time _t;
;
int main()

 Date d;
 return 0;

析构函数

析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成类的一些资源清理工作。

特性：

析构函数是特殊的成员函数。
其特征如下：

  1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
  2. 无参数无返回值。
  3. 一个类有且只有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。
  4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

拷贝构造函数

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

特征：
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

  1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
  2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用。
class Date

public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 
 Date(const Date& d)
 
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
;
int main()

 Date d1;
 Date d2(d1);
 return 0;


3. 若未显示定义，系统生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝我们叫做浅拷贝，或者值拷贝。

class Date

public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
;
int main()

 Date d1;
 // 这里d2调用的默认拷贝构造完成拷贝，d2和d1的值也是一样的。
 Date d2(d1);
 return 0;

赋值运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

注意：

不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@

重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数

用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义

作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1成员函数的
操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参

.* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

赋值运算符重载：

class Date
 
public :
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 
 
 Date (const Date& d)
 
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 
 
 Date& operator=(const Date& d)
 
 if(this != &d)
 
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 
 
private:
 int _year ;
 int _month ;
 int _day ;
;

赋值运算符主要有四点：

  1. 参数类型
  2. 返回值
  3. 检测是否自己给自己赋值
  4. 返回*this
  5. 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会生成一个，完成对象按字节序的值拷贝。
class Date

public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
;
int main()

 Date d1;
 Date d2(2018，10， 1);
 
 // 这里d1调用的编译器生成operator=完成拷贝，d2和d1的值也是一样的。
 d1 = d2；
 return 0;

const成员

const修饰类的成员函数：

将const修饰的类成员函数称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

思考下面的几个问题：

  1. const对象可以调用非const成员函数吗？
    const对象只能调用const成员函数、不能调用非const成员函数；
  2. 非const对象可以调用const成员函数吗？
    非const对象可以调用const成员函数。
  3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
    const成员函数不能调用非const成员函数，
  4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？
    非const成员函数可以调用非const成员函数。

    总结：
    1、非const对象(成员函数)即可以调用const对象(成员函数)，也可以调用非const对象(成员函数)。
    2、const对象(成员函数)只能调用const对象(成员函数)，想调用非const对象(成员函数)就需要强转。

取地址及const取地址操作符重载

class Date
 
public :
 Date* operator&()
 
 return this ;
 
 
 const Date* operator&()const
 
 return this ;
 
private :
 int _year ; // 年
 int _month ; // 月
 int _day ; // 日
;

这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容！

以上是关于类和对象（上）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

python 类和对象

第十一章：类和对象

抽象类

java语言基础

Java抽象类（abstract）

JAVA类和对象 自我总结