C++ —— 深入浅出带你理解类和对象

淩亂°似流年 2022-12-08 14:15 191阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  类和对象概要
     *   *  什么是面向对象
         *  什么是类和对象
     *  类的空间存储
     *  匿名对象
     *  this指针
     *  六大默认成员函数
     *   *  构造函数
         *  析构函数
         *  拷贝构造函数
         *  赋值运算符重载
         *  const与非const取地址重载
         *  exlicit关键
         *  初始化列表
     *  static与类和对象

## 类和对象概要 ##

### 什么是面向对象 ###

**面向对象是一种思想，是基于面向过程而言的，就是说面向对象是将功能等通过对象来实现，将功能封装进对象之中，让对象去实现具体的细节；这种思想是将数据作为第一位，而方法或者说是算法作为其次，这是对数据一种优化，操作起来更加的方便，简化了过程。**  
举例来说：就是：比如说你要去饭店吃饭，你只需要饭店，找到饭店的服务员，跟她说你要吃什么，然后就会给你做出来让你吃，你并不需要知道这个饭是怎么错做的，你只需要面向这个服务员，告诉他你要吃什么，然后他也只需要面向你吃完收到钱就好，不需要知道你怎么对这个饭进行吃。

### 什么是类和对象 ###

**类：是抽象概念，表示的是一个共性的产物，类之中定义的是属性和行为（方法），是创建对象的模板；**  
**对象：客观存在的事物，可以说任何客观存在的都是可以成为对象，表示一个独立的个体，每个对象拥有自己独立的属性，依靠属性来区分不同对象。**  
比如“人类”就是一个类，那么具体的某个人“张三”就是“人类”这个类的对象，而“名字、年龄”等信息就是对象的属性，人的动作比如“吃饭、穿衣”等就是对象的方法。  
类是对象的模板，对象是类的实例。类只有通过对象才可以使用，而在开发之中应该先产生类，之后再产生对象。类不能直接使用，对象是可以直接使用的。

## 类的空间存储 ##

c++中类的方法和成员变量存储空间是不同的。  
一般情况下，方法在公共代码段 成员变量被保存在对象中  
原因是因为方法是可以被对象所调用的，因此放在公共代码段可以节省空间，成员变量是每个对象所专属的，因此必须各有各的。  
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**。

## 匿名对象 ##

匿名对象是一个特殊的对象。一般来说我们不期望创建对象，而仅仅期望使用类中的莫格方法的时候可以用来使用。

1.  c++中的匿名对象是pure RValue, 因而不能作为引用传进去。
2.  生命周期：匿名对象只存在于构造该对象的那行代码，离开构造匿名对象的哪行代码后立即调用析构函数。

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Test
    {
        
    	int n;
    public:
    	Test(int s) {
         n = s; }
    	~Test() {
        
    		cout << "Destructor" << endl;
    	}
    	int ret() {
         return n; }
    };
    class A {
        
    public:
    	int func() {
        
    		return 1;
    	}
    };
    int main()
    {
        
    	cout << Test(666).ret() << endl; // 匿名对象只存在于该行代码，离开这行代码后立即调用析构函数。
    	cout << "test" << endl;
    	cout << A().func() << endl;
    	system("pause");
    	return 0;
    }

## this指针 ##

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指针的特点**：

1.  **this只能在成员函数中使用。全局函数、静态函数都不能使用this.**  
    实际上，成员函数默认第一个参数为T \* const this。

class A
     {
        
      public:
         int func(int p)
         {
        
         }
     };

其中，func的函数原型

`int func(A * const this,int p);`

1.  **this在成员函数的开始前构造，在成员函数的结束后清除。**

这个生命周期同任何一个函数的参数是一样的，没有任何区别。  
当调用一个类的成员函数时，编译器将类的指针作为函数的this参数传递进去。如：

A a;
    
    a.func(10);

此处，编译器将会编译成：

`A::func(&a,10);`

上面一行代码， 与静态成员函数区别， this指针的传递效率比较高–如VC通常是通过ecx寄存器传递this参数的。

**关于this指针的问题**

1.  **this指针是什么时候创建的**

this在成员函数的开始执行前构造，在成员的执行结束后清除。

但是如果class或者struct里面没有方法的话，它们是没有构造函数的，只能当做C的struct使用。采用 TYPE xx的方式定义的话，在栈里分配内存，这时候this指针的值就是这块内存的地址。采用new的方式 创建对象的话，在堆里分配内存，new操作符通过eax返回分配 的地址，然后设置给指针变量。之后去调 用构造函数（如果有构造函数的话），这时将这个内存块的地址传给ecx.

1.  **this指针存放在何处？堆、栈、全局变量，还是其他？**

this指针会因编译器不同而有不同的放置位置。可能是**栈**，也可能是**寄存器**，甚至**全局变量**。在汇编级 别里面，一个值只会以3种形式出现：立即数、寄存器值和内存变量值。不是存放在寄存器就是存放在内 存中，它们并不是和高级语言变量对应的。

1.  **this指针是如何传递类中的函数的？还是在函数参数的首参数就是this指针？那么，this指针 又是如何找到“类实例后函数的”？**

大多数编译器通过ecx寄存器传递this指针。事实上，这也是一个潜规则。一般来说，不同编译器都会遵从一致的传参规则，否则不同编译器产生的obj就无法匹配了。

在call之前，编译器会把对应的对象地址放到eax中。**this是通过函数参数的首参来传递的**。this指针在调用之前生成，至于“**类实例后函数”，没有这个说法**。类在实例化时，只分配类中的变量空间，并没有为函数分配空间。

1.  **this指针是如何访问类中的变量的？**  
    在C++中 ,类和结构是只有一个区别的：类的成员默认是private，而结构是public。  
    this是类的指针，如果换成结构，那this就是结构的指针了。
2.  **我们只有获得一个对象后，才能通过对象使用this指针?no。如果我们知道一个对象this指针的位置，可以直接使用吗？may be yes**

this指针只有在成员函数中才有定义。因此，你**获得一个对象后，也不能通过对象使用this指针**。所以，我们无法知道一个对象的this指针的位置（只有在成员函数里才有this指针的位置）。当然，在成员函数里，你是可以知道this指针的位置的（可以通过&this获得），也可以直接使用它。

1.  **每个类编译后，是否创建一个类中函数表保存函数指针，以便用来调用函数？**

**普通的类函数**（不论是成员函数，还是静态函数）都**不会创建一个函数表**来保存函数指针。只有**虚函数才会被放到函数表**中。但是，即使是虚函数，如果编译器能明确知道调用的是哪个函数，编译器就不会通过函数表中的指针来间接调用，而是会直接调用该函数。

## 六大默认成员函数 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2lmd2VjYW5kZQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

### 构造函数 ###

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。

特征：

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。
7.  默认构造函数的双标 ：**针对内置类型和自定义类型而言**，内置类型不做处理，自定义类型会调用他的构造函数。

### 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清理工作

特性：

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。
5.  析构与构造类似“双标”。

### 拷贝构造函数 ###

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

特性：

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。（**无穷递归的原因 底层 形参传值相当于一次拷贝构造**）
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。(**默认浅拷贝**)

### 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)

特性：

1.  不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
2.  重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
3.  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
4.  .\* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载

赋值运算符重载是运算符重载的一种方式

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

### const与非const取地址重载 ###

取址操作符重载函数返回值为该类型的指针，无参数。

const表明在函数体中不能改变对象的成员，当然可以改变mutable变量。函数的返回值是指向常对象的指针。

### exlicit关键 ###

用explicit修饰构造函数，抑制由构造函数定义的隐式转换，explicit关键字类内部的构建声明上，在类的定义体外部的定义上不再重复。

### 初始化列表 ###

初始化列表用于对成员变量的初始化。  
以冒号开始，接着是以逗号分隔的数据成员列表，每个数据成员后面跟一个放在圆括号中的初始化式。

数据成员在类中定义的顺序就是参数列表中的**初始化顺序**，而非初始化列表的顺序。

**每个成员在初始化列表中只能出现一次；**

尽量避免使用成员初始化成员，成员初始化顺序最好和成员的定义顺序保持一致。

类中包含以下成员必须要放在初始化列表中初始化：

1.  引用数据类型
2.  const数据类型
3.  类类型成员（该类没有缺省的构造函数）

## static与类和对象 ##

声明为static的类成员称为类的静态成员，用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量；用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数。静态的成员变量一定要在类外进行初始  
存储区域：**共享区**

关于static的链接属性：  
普通全局变量在所有文件可见。  
而static全局变量只在当前文件可见。

特性：

1.  静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的实例
2.  静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字
3.  类静态成员即可用类名::静态成员或者对象.静态成员来访问
4.  静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
5.  静态成员和类的普通成员一样，也有public、protected、private3种访问级别，也可以具有返回值

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2lmd2VjYW5kZQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/f15cace13b5d4f6eb6b679e1787671f5.png