【C++】————类和对象（上）

news2024/11/25 10:33:56

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本篇博客专栏：C++

创作时间：2024年6月21日

一、类与对象的初步认识

1、类其实就是对对象的抽象，而对象就是对类的具体实例

类不占用内存，而对象占用内存。

2、面向对象与面向过程

C语言是面向过程的，关注的是过程中的数据与方法。

C++是面向对象的，关注的是对象’的属性与功能。

在C语言中不能再结构体中包含函数，但是在C++中却可以。

struct student
{
	char _name[20];
	int _age;
	void SetStudentInfo(const char *name, int age)
	{
		strcpy(_name, name);
		_age = age;
	}
};

其实这里的结构体就是类，C++中兼容C语言中结构体用法，同时增加了类的用法

其实和C语言最大的区别就在于： C语言中struct只可以定义变量，C++中的struct既可以定义变量，也可以定义函数（实现方法）。

二、类的定义

其实在我们实际的开发中呢，我们不会去使用struct去定义类，而是使用class，下面我们来看一下它的用法。

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

这里的class就是定义类的关键字，classname就是这个类的名字。

注意：类的成员函数默认是内联（即是内联函数）的。

类的两种定义方式：

1、类和声明都放在类体中：

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

2、类的声明放在.h文件中，类放在.cpp中

声明放在类的头文件person.h中
class Person
{
public:
	//显示基本信息
	void showInfo();
public:
	char* _name;
	int _age;
};

三、类的访问限定符及封装

C++的三大特性就是：封装、继承、多态，我们在这里先只说一下这个封装。

要想了解封装，首先我们要知道它的概念：将数据和操作数据进行有机结合，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。我相信大家看到这里也是一脸懵，我给大家举个例子：博物馆是如何管理的呢？如果不采取措施，文物将被损坏。所以我们就建立了一个博物馆，把文物都封装起来，不让人们看。但是我们开放了购票机制，可以买票突破封装进去参观。这就和类一样，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。

这里我们就要提到三个访问限定符：

访问限定符说明：

public：public是公有操作符，听他的名字就知道，都可以去访问，所以public修饰的成员可以在类外直接访问。
protected和private修饰的不可以在类外直接被访问(此处的两者作用相同)
访问权限是从改访问限定符出现到下一个访问限定符出现为止
在class中，默认的访问权限是private，struct中是public，这也是这两者的区别

注意访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何限定符之间的区别。

四、类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

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
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
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。

四、类的大小

一个类中既包含了成员函数，又包含了成员变量，那么一个类的实例化对象中包含了什么？怎么计算一个类的大小？

只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段,通过指针的方式来找到成员函数。当然这里也遵循内存对齐原则。

class A1 {//占四个字节
public:
   void f1() {}
private:
   int _a;
};

// 类中仅有成员函数
class A2 {//占一个字节
public:
 void f2() {}
};

class A3
{};

空类的大小：空类占1个字节，占位用，告诉系统我这里定义了一个类，虽然它是空的。

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐，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。

不清楚内存对齐原则的，可以去看一下这篇文章：内存对齐原则

五、this指针

首先我们看一下这串代码：

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(2022, 5, 11);
	d2.SetDate(2022, 5, 12);
	d1.Display();
	d2.Display();
	return 0;
}

运行之后结果是这样的：

我们可以通过汇编来看一下：

我们可以发现，最终打印的时候调用的Display（）是同一个函数，那么既然d1,d2调用的都是同一个函数，编译器如何知道d1是2022-5-11，d2是2022-5-12呢？Display（）都访问的_year，_month，_day。而且去公共代码区访问的Display(),这是为什么呢？

这是因为C++在这段代码中做出手脚，C++在这里增加了一个this指针，这里是因为Display会增加一个this形参。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

在调用的时候也传的是各自的地址。这样就十分清晰明了了。这就是隐含的this指针

在实际中，this指针是被const修饰的，指针本身不能被修改，但是内容可以被修改

this指针的特性总结：

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。