C/C++教程

C++类和对象(上)

本文主要是介绍C++类和对象(上),对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 前言
  • 一、类的定义
  • 二、访问限定符和封装
    • 访问限定符
  • 三、类的作用域
  • 四、类的对象模型
    • 类对象的大小
  • 五、this指针

前言

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、类的定义

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。

#include<iostream>
using namespace std;
struct Person
{
	int age;
	char name[10];
	int Add(int x, int y);
	void Print()
	{
		cout << "age=" << age << endl;
		cout << "name=" << name << endl;
	}
};
int main()
{
	Person s = {10, "zhangsan"};
	s.Print();
	return 0;
}

上面结构体的定义,在C++中更喜欢用class来代替

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,{}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。
class Person
{
	int age;
	char name[10];
public:
	void Print()
	{
		cout << "age=" << age << endl;
		cout << "name=" << name << endl;
	}
};
  1. 声明放在.h文件中,类的定义放在对应.cpp文件中
//.h文件
class Person
{
	int age;
	char name[10];
public:
	void Print();
};

//.cpp文件
void Person::Print()
{
	cout << "age=" << age << endl;
	cout << "name=" << name << endl;
}

一般情况下,更期望采用第二种方式

二、访问限定符和封装

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。
访问限定符有:public(公有),private(私有),protected(保护)。

  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

问: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。

封装是面向对象的三大特性之一,那么封装有什么好处呢?
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。

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。

封装总结:

  1. 数据变量和方法放到类里面
  2. 使用访问限定符限定权限

三、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。

四、类的对象模型

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

例如上面的类Person

//实例化
Person man;//创建了一个实例化对象,man

类对象的大小

如何计算类对象的大小?学过C语言后我们知道如何计算结构体的大小,同样的类也是如此,需要遵循内存对齐规则。

但是与结构体不同的是,类不仅有成员变量还有成员函数,那么成员函数的大小怎么计算呢?

事实上,每个类的实例对象使用的成员函数都是相同的,所以C++将类的成员函数放在了公共的代码段,每个实例对象使用的是同一个成员函数。这样的话计算类的大小的时候就不需要考虑成员函数就只用考虑成员变量。

下面来计算三个类的大小

//包含成员变量和成员函数
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
{};

int main()
{
	cout << sizeof(A1) << endl;
	cout << sizeof(A2) << endl;
	cout << sizeof(A3) << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
1很好理解,但是为什么没有成员变量的2和3占一个字节呢?
这是因为,空类也能实例化,所以有1字节,只是为了占位,不存储有效数据,表示对象存在。

复习一下结构体内存对齐规则

  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。
    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
  3. 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。
  4. 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。

详细请看结构体内存对齐。

五、this指针

我们先来设置一个Date类

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

来看一段代码,1和2是否会发生错误?发生什么错误?

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
	void show()
	{
		cout << "show" << endl;
	}
	void show_a()
	{
		cout << "_a=" << _a << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->show();  // 1
	p->show_a();// 2
	return 0;
}

在这里插入图片描述
1代码没有问题

在这里插入图片描述
2代码发生运行崩溃

这是因为虽然对象指针为空,但是对象函数没有存在对象里,所以1代码没有使用空指针,2代码使用this指针即this->_a,这样对空指针解引用发生了运行崩溃。

this指针存在哪里呢?
我们可以把它当做一个形参,那么他就是存在栈上。


以上就是初步的类和对象。
这篇关于C++类和对象(上)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!