【C++】类与对象（上）

电玩女神 2024-03-27 13:54 266阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  一、面向过程和面向对象初步认识
     *  二、类的引入
     *  三、类的定义
     *  四、类的访问限定符及封装
     *   *  ①访问限定符
         *  ②封装
     *  五、类的作用域
     *  六、类的实例化
     *  七、类对象模型
     *   *  ①如何计算类对象大小
         *  ②类对象的存储方式
         *  ③结构体中内存对齐规则
     *  八、this指针
     *   *  ①this指针的引出
         *  ②this指针的特性

### 一、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。

### 二、类的引入 ###

**C语言结构体当中只能定义变量，在C++当中结构体内不仅可以定义变量，还可以定义函数**比如以前实现的栈，结构体当中只能定义变量，现在以C++方式实现，**会发现struct中也可以定义函数**

C++当中更喜欢用`class`来代替struct.

### 三、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`为类的名字，大括号当中是主体。注意定义结束时后面的分号不能省略。

类体中内容称为**类的成员**：类中的变量称为**类的属性**或**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，需注意：成员函数如果在**类中定义**，编译器可能将其当成内联函数处理  
    声明和定义全部放在类体当中：  
    ![在这里插入图片描述][9a3c3d8fb15646f7996494656daa1039.png]
2.  类声明放在.h文件当中，成员函数放在.cpp中。注意：**成员函数明前必须加类名::**

成员变量命名规则的建议：

// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
    class Date
    {
        
    public:
    	void Init(int year)
    	{
        
    		// 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
    		year = year;
    	}
    private:
    	int year;
    };
    // 所以一般都建议这样

一般情况下需要加个前缀或者后缀标识区分。

### 四、类的访问限定符及封装 ###

#### ①访问限定符 ####

C++实现封装的方式：**用类将对象和属性和方法结合在一起，让对象更加完善，通过访问权限选择的将其接口提供给外部用户使用**。

![在这里插入图片描述][364ad3e9a88645579d7ef8e1a560f416.png]  
**【访问限定符说明】**

1.  public修饰的成员可以在类外直接访问
2.  protected和private修饰的成员在类外不能直接访问（此时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到下一个访问限定符出现为止**
4.  如果后面没有访问限定符，作用域就到`}`即类结束
5.  `class`默认访问权限是`private`，`struct`为`public`

注意：**访问限定符只在变异的时候有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定上的区别**

C++当中struct和class的区别是什么？

> C++需要兼容C语言，所以C++当成struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的。区别是struct定义类默认访问权限是`public`，class定义类的时候默认访问权限是`private`.

#### ②封装 ####

面向对象的三大特征：**继承、多态、封装**

什么是封装？

> 封装：将数据和操作数据的方法有机结合，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，让用户更加方便的使用类。比如：**计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机，鼠标以及键盘插孔等，让用户与计算机交互即可。**

在C++语言当中实现封装，可以通过**类将数据以及操作数据的方法进行有机的结合，通过访问权限来隐藏内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。**

### 五、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当中。在类体外定义成员时，需要使用`::`作用域操作符指明成员属于那个类域

### 六、类的实例化 ###

1.  **类是对对象进行描述的**，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，实例化出来的对象，**占用实际的物理空间，存储类成员变量**
3.  **类实例化出对象就像显示中使用建筑设计图建造出房子，类就是设计图**。只设计需要什么东西，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。

### 七、类对象模型 ###

#### ①如何计算类对象大小 ####

class A
    {
        
    public:
    	void PrintA()
    	{
        
    		cout << _a << endl;
    	}
    private:
    	char _a;
    };

类中既有成员变量又有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？

#### ②类对象的存储方式 ####

对象中包含各个成员。每个对象当中成员变量是不同的，但是调用同一份函数。如果按照此方式存储。当一个类创建多个对象的时候。\*\*每个对象都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。

**只保存成员变量，成员函数放在公共的代码段**

// 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 sizeof(A2):1 sizeof(A3):1`  
**结论**：一个类的大小，实际就是该类当中**成员变量只和**，当然要注意内存对齐。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的对象。

#### ③结构体中内存对齐规则 ####

[文章][Link 1]

### 八、this指针 ###

#### ①this指针的引出 ####

我们先来创建一个日期类

class Date
    {
        
    public:
    	void Init(int year, int month, int day)
    	{
        
    		_year = year;
    		_month = month;
    		_day = day;
    	}
    	void Print()
    	{
        
    		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    	}
    private:
    	int _year;     // 年
    	int _month;    // 月
    	int _day;      // 日
    };
    int main()
    {
        
    	Date d1, d2;
    	d1.Init(2022, 1, 11);
    	d2.Init(2022, 1, 12);
    	d1.Print();
    	d2.Print();
    	return 0;
    }

Date类中Init和Print两个成员函数，函数中没有关于不同对象的区分，那d1调用Init时，该函数如何知道应该设置那个对象的？

> C++当中通过引入this指针来解决这个问题。**C++编译器给每个“非静态的成员函数”增加一个隐藏的指针参数，让改指针指向当前对象（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都是透明的，不需要用户来传递，编译器自动完成。**

#### ②this指针的特性 ####

1.  this指针的类型：类类型\* const，即成员函数当中不能给this赋值
2.  只能在“成员函数”内部使用
3.  **this指针本质是成员函数的形参**，当对象调用成员函数的时候，当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编译器自动传递，不需要用户传递**

*  this指针存在哪里？  
    栈区
 *  this指针可以为空吗？

// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
    class A
    {
        
    public:
    	void Print()
    	{
        
    		cout << "Print()" << endl;
    	}
    private:
    	int _a;
    };
    int main()
    {
        
    	A* p = nullptr;
    	p->Print();
    	return 0;
    }
    // 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
    class A
    {
        
    public:
    	void PrintA()
    	{
        
    		cout << _a << endl;
    	}
    private:
    	int _a;
    };
    int main()
    {
        
    	A* p = nullptr;
    	p->PrintA();
    }

[9a3c3d8fb15646f7996494656daa1039.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/7e261c54c6e8400f986062b24db4e45c.png
[364ad3e9a88645579d7ef8e1a560f416.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/10471bf4feb84acfb97bdb3f98b0a888.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_63474430/article/details/126903188?spm=1001.2014.3001.5501