C++之类与对象（1）

news2024/11/17 23:31:55

一、面向对象的思想

二、类

2.1 类的引入

2.2 类的定义

2.3 类的访问限定符及封装

2.3.1 访问限定符

2.3.2 封装

2.3.3 类的作用域

2.3.4 类的实例化

2.4 this指针

一、面向对象的思想

在正式介绍类与对象之前我们首先先简单了解一下面向对象的思想，提到面向对象就不得不提到面向过程的编程。像使用c语言求解一些简单的问题时，我们更加注重的是得到答案，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。而在我们之后使用的c++中，我们更加注重的是对象，更加看重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

2.1 类的引入

其实我们对类这个概念并不陌生，其实像c语言中的结构体就有些类似于我们的类（虽然其实差别挺大的），C语言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。比如：在数据结构中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数，不过c++更喜欢用class来代替结构体进行定义。

2.2 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，{}中为类的主体，注意类定义结束时后面分号不能省略。
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。
接下来介绍两种类的定义方式：

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，编译器可能会将其当成内联函数处理。
第二种就是成员函数声名和定义分离，可以是放在不同文件中，也可以在类的外部进行定义。

2.3 类的访问限定符及封装

2.3.1 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。

接下来对这些访问限定符进行一些说明：

public修饰的成员在类外可以直接被访问。
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)。
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。
如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
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。

2.3.2 封装

在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，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，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此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，让用户可以与计算机进行交互即可。
在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。

2.3.3 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。在类体外定义成员时，需要使用 ::作用域操作符指明成员属于哪个类域。举个例子：

class A{
private:
int a;
int b;
public:
void PrintA();
}

void A::PrintA(){
cout<<"hello A"<<endl;
}

2.3.4 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

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。
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。
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。

2.4 this指针

先来看一段代码：

class A{
private:
int _a;
int _b;
public:
void Init(int a,int b){
_a=a;
_b=b;
}
}

int main(){
A s1,s2;
s1.Init(1,1);
s2.Init(2,2);
retrun 0;
}

对于上述类，有这样的一个问题：
A类中有 Init 一个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当s1调用 Init 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：