C++从入门到入土（二）——初步认识类与对象

news2024/10/6 18:26:37

前言

类与对象的引入

类的定义

类的访问限定符及封装

访问限定符：

封装：

类的作用域

类的实例化

类的大小

this指针

this指针的特性

前言

各位佬们，在开始本篇文章的内容之前，我想先向大家道个歉，由于最近学习任务繁重，因此博客更新比较缓慢（实际上是因为我比较懒，哈哈哈）。在上一篇博客，我简单介绍了C++的一些基础知识，而这些基础知识则是为本篇博客打基础的，今天这篇博客则是开始介绍C++的关键部分，类与对象。如果我的博客对您有所帮助的话，希望能够点赞关注加转发，您的支持就是对我创作的最大鼓励。

类与对象的引入

首先我们要明白一点，C++这门语言实际上是在弥补C语言的各种缺陷中逐渐创造出来的一门新的编程语言，因此类与对象这个概念同样是为了弥补C语言在使用上的一些缺陷而引出来的，那么是什么样的缺陷导致要引入这一概念呢？在探讨这个问题之前我想先回顾一下C语言结构体的相关概念，比如我们要描述一个人的信息，我们可以创建一个结构体，里面包含了诸如：姓名、年龄、升高、体重等信息，当我们定义出这些信息后，C语言是通过各种不同的函数去实现这些不同的功能，因此可以这样说：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。通过这样的方式写出来的程序可能会导致这样的问题：比如在一个大型项目中，函数的实现与我们所定义的变量距离太远，那么对于阅读代码的人来说就会很麻烦，代码的可读性就会降低。为了解决这个问题C++提供了一个新的解决方法，就是将变量与函数定义在一起，以顺序表为例：

typedef int SLDataType;
struct SeqList
{
public:
	void SeqListInit(struct SeqList*ps)
	{
		ps->arr = nullptr;
		ps->capacity = ps->size = 0;
	}
	void CheckCapacity(struct SeqList* ps)
	{
		if (capacity == size)
		{
			int newcapacity = capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
			SLDataType* tmp = (SLDataType*)realloc(arr, sizeof(SLDataType) * newcapacity);
			if (tmp == nullptr)
			{
				perror("realloc fail");
				exit(1);
			}
			ps->arr = tmp;
			ps->capacity = newcapacity;
		}
	}
private:
	SLDataType* arr;
	int capacity;
	int size;
};

C++中用class代替struct。

类的定义

class+类名+类域。类体中的内容称为类的成员，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成员函数。

类的定义有两种方式，第一种方式是将声明和定义全放在类中；第二种方式是将类的声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，一般情况下更采用第二种方式。

类的访问限定符及封装

访问限定符：

观察上述代码，我们可以发现，代码中加入了public和private操作符，这些操作符我们把它叫做访问限定操作符。

C++实现封装的方式是用类将对象的属性和方法结合在一块，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。那么为什么要引入访问限定符呢？实际上是为了让代码可读性增加，同时提高代码的安全性。下面我将向大家介绍访问限定操作符的使用说明。

访问限定操作符分为三种：public（公有）、protected（保护）、private（私有）

1.public修饰的成员可以在类外直接被访问

2.protect和private修饰的成员在类外不能被直接访问

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操作符为止

4.如果没有访问限定操作符，作用域到}结束

5.class默认访问权限为privatee，struct默认为public（注：因为C++兼容C）

值得注意的是：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有访问限定符上的区别

说了这么多，C++中的struct和class的区别是什么呢？

C++兼容C语言，所以C++中的struct可以当成结构体使用，同时C++中的struct也可以用来定义类，和class定义是一样的，区别在于struct定义默认访问权限是public，class定义的类默认访问权限是private。

封装：

C++面向对象有三大特性：封装、继承、多态。在类和对象阶段，我们先来介绍封装。

什么是封装呢？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。仅仅通过定义来理解显得很晦涩，下面我来举个例子：

封装本质是一种管理，让用户更方便使用类，拿电脑举例，对于电脑这个复杂的设备，机箱里面放了很多东西，如果没有机箱，我们把主板、显卡、电源等全裸露在外面，这样就显得很乱，但是正是因为有了机箱，我们可以把这些东西全放在机箱里面，只提供给用户开机键，显示屏，键盘、鼠标等，这样就很容易实现人机交互，C++也是如此，通过将定义和函数封装在类里面，通过类将数据和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的实现细节，控制哪些方法可以在类外面直接被使用。

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。

类的实例化

用类类型创建对象的过程称为类的实例化。我们在定义类的成员变量时只是做了声明，当我们使用类的成员变量时才会在内存中开辟空间，这个过程就叫类的实例化，即：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

类的大小

当我们定义出类后，我们该如何计算类对象的大小呢？对象的占用大小只考虑成员变量。对于一个空类来说默认大小为一个字节，对于有函数定义无成员变量的类，默认也是一个字节。对于存在多个成员变量的类而言，遵循结构体内存对齐规则。

结构体内存对齐规则：

1.第一个成员在结构体偏移量为0的地址处

2.其他成员变量要齐到对齐数的整数倍的地址处

对齐数=编译器默认对齐数与该成员大小的较小值（vs中默认对齐数为8)

4.如果嵌套了结构体，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的整数倍

this指针

在介绍this指针之前，我想先来定义一个日期类：

class Data
{
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;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{

	Data d1, d2;
	d1.Init(2024, 5, 9);
	d2.Init(2024, 5, 10);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

运行结果如下：