【C++要哮着学】类和对象

文章目录

前言
面向过程和面相对象初步认识
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
类对象模型
- 如何计算类的大小
- 结构体内存对齐规则
- 类对象的存储方式
- - 1.对象中包含类的各个成员
  - 2.代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址
  - 3.只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
this指针
- this指针的引出
- this指针的特性
- 注意事项
结尾

前言

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面向过程和面相对象初步认识

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。
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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。

这里面总共有四个对象：人、衣服、洗衣粉、洗衣机。
整个洗衣过程：人将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉、启动洗衣机，洗衣机就会完成洗衣过程并甩干。
整个过程主要是：人，衣服，洗衣机，洗衣粉四个对象之间交互完成的，人不需要关心洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何甩干的。

类的定义

class classname
{
	//类型：由成员变量和成员函数组成

};// 和结构体struct一样最后记得加分号

其中，class为定义的关键字，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：

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。
这里将声明和定义都放进类中。

class Person
{
public:
	//显示基本信息
	void showInfo()
	{
		cout << _name << "-" << _sex << "-" << _age << endl;
	}
public:
	char* _name;//名字
	char* _sex;//性别
	int _age;//年龄
};

类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名 ::
.h文件

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
	//显示基本信息
	void showInfo();
private:
//需要留意的是 成员变量这里是声明 并没有开辟空间 不是定义
	char* _name;//名字
	char* _sex;//性别
	int _age;//年龄
};

.cpp文件

#include"cpp.h"
void Person::showInfo()
{
	cout << _name << "-" << _sex << "-" << _age << endl;
}

类的访问限定符及封装

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。
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访问限定符说明：

public修饰的成员在类外面可以被直接访问
protected和private在类外面则不能被直接访问，所以他们俩是相似的。
访问权限作用域从该访问限定符的出现一直到下一个访问限定符的出现为止。
要是后面一直没有访问限定符，则作用域走完类，到 } 为止。
class关键字的默认访问权限是private（私有），而struct的默认访问权限为public（公有）

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。

封装

面向对象的三大特征：封装、继承、多态。

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？

在 C++ 中，封装是一种面向对象编程的特性，它将数据及操作数据的方法捆绑在一起，从而隐藏了对象的内部细节，只对外部提供有限的访问接口。通过封装，用户只能通过对象的公有接口来访问对象的数据，而不能直接访问对象的私有数据。这样可以保护数据不被随意修改，提高了代码的安全性和可维护性。通常在类中将数据声明为私有的，同时提供公有的方法（成员函数）来访问和操作数据。

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。

class Time
{
public:
	void TimeInfo();
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
// 在类外面 需要指明 TimeInfo是属于类Time这块区域的
void Time::TimeInfo()
{
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

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。
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.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。

class Date
{
public:
	void time(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()
{
	Date Time;
	Time.time(2024, 5, 19);
	Time.Print();
	return 0;
}

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类对象模型

如何计算类的大小

首先要明确一个概念，平时所声明的类只是一种类型定义，它本身是没有大小可言的。我们这里指的类的大小，其实指的是类的对象所占的大小。因此，如果用sizeof运算符对一个类型名操作，得到的是具有该类型实体的大小。

对于类/对象大小的计算

首先，类的大小计算遵循结构体的对齐原则
类的大小与普通数据成员有关，与成员函数和静态成员无关。即普通成员函数，静态成员函数，静态数据成员，静态常量数据成员均对类的大小无影响
空类的大小是一个特殊情况,空类的大小为1

测试：

//两个
class A
{
private:
	int _a;
	char _i;
};
//一个
class B
{
private:
	char _i;
};
//空 
class C
{
	//空的 什么都木有
};
int main()
{
	cout << sizeof(A) << endl;
	cout << sizeof(B) << endl;
	cout << sizeof(C) << endl;

	return 0;
}

测试结果：

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结构体内存对齐规则

第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
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
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。
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
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。

类对象的存储方式

1.对象中包含类的各个成员

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缺陷：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。

2.代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址

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3.只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

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this指针

this指针的引出

先定义一个日期类

代码：

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;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2;
	d1.Init(2024, 5, 19);
	d2.Init(2024, 5, 20);
	d1.Print();
	d2.Print();
}

由上代码可见，Date类中有 Init 和 Print 两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，对象d1调用函数 Init 或者调用函数 Print 时，它是怎么知道应该设置成d1对象，而不是d2对象呢？
而且它们连地址都一样的。是同一个函数。
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那么真相只有一个了那就是this指针
解答：