类和对象【上】【C++】

news2024/11/16 18:00:53
P. S.：以下代码均在VS2019环境下测试，不代表所有编译器均可通过。
P. S.：测试代码均未展示头文件stdio.h的声明，使用时请自行添加。

  

在这里插入图片描述

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目录

  • 1、类的定义
  • 2、类的引入
  • 3、类的作用域
  • 4、类的实例化
  • 5、类对象的大小和类对象的存储方式
    • 5.1 类对象的大小
    • 5.2 类对象的存储方式
  • 6、类的 this 指针
    • 6.1 this 指针介绍
    • 6.2 this 指针特性
  • 7、结语

1、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

  类的两种定义方式：

  1. 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。
class Eg1
{
public:
	void ShowInfo()
	{
		cout << "name : " << name << endl;
		cout << "sex : " << sex << endl;
		cout << "age : " << age << endl;
	}
private:
	char* name;
	char* sex;
	int age;
};
  1. 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" :: "
< test.h >
class Eg2
{
public:
	void ShowInfo();
private:
	char* name;
	char* sex;
	int age;
};

< test.cpp >
void Eg2::ShowInfo()
{
	cout << "name" << endl;
	cout << "sex" << endl;
	cout << "age" << endl;
}




2、类的引入


  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：之前在数据结构初阶中，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，例如： 
struct No1
{
	int Add(int x, int y)
	{
		int z = x + y;
		return z;
	}
	int _a;
	int _b;
};

int main()
{
	No1 test1;
	int out = test1.Add(100, 200);
	cout << out << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
  事实上，在C++编译器中，struct 和 class 都会被识别为类，但它们之间却又细微差别，在 class 中，类成员默认为保护状态（即私有状态），外界在使用时不可以直接对其内容进行访问，而 struct中，类成员默认为公有状态，使用时可以直接对其成员进行访问。

  而操控这一切的就是C++中的访问限定符：

  • public（公有）
  • protected（保护）
  • private（私有）

  其中 protected 和 private 均是私有状态，可以认定为无法被使用者直接访问。
  一般情况下，在书写类 class 时会写成下列格式：

class Eg1
{
public:
	//类成员...
	//类函数...
private:
	//类成员...
};

  C++中访问限定符的作用范围时访问限定符起始位置到下一个访问限定符出现位置或类结束为止（class 中 {} 结束位置）。

  通常情况下，代码书写者会将类成员变量存放位私有状态，让类成员操作函数存放为公有状态，这样情形可以方便使用者拥有一个接口来对类进行操作，但不会因为错误操作类成员变量而出现 bug 。



3、类的作用域


  在上述演示过程中可以发现类也是通过 " { } " 括起来的，这就说明了类也是一个作用域，故在类体外定义成员时，需要使用 " :: " 来指明成员属于哪一个类域，例如： 
class Eg3
{
public:
	void Show();
private:	
	int a;
};
void Eg3::Show()
{
	cout << " a " << endl;
}




4、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来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息。
  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。
    在这里插入图片描述




5、类对象的大小和类对象的存储方式

5.1 类对象的大小


  类的大小计算可以类比C语言中的结构体计算方式：忘记可以回看

                       C语言结结结结结构体！
   那如果类中没有任何成员，类的大小又是多少呢？

class EG
{};

int main()
{
	cout << sizeof(EG) << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述  通过VS执行结果可以看出，当类中无成员时，其所对应的大小为1，究其根本是因为类只是一个类型，相当于一个模板，当使用者使用类来创建对象时，即使类中没有结构体成员，但所创建的对象在内存中需要占据空间，而如果此类的大小为0，就会出现冲突，即使创建了类对象，在内存中也找不到，所以C++为了让类的实例化更加有效且不出现bug，令类在没有成员时的大小为1（单位：字节）。

5.2 类对象的存储方式


  来看一段代码： 
class EG
{
public:
	void Show()
	{
		cout << "C++" << endl;
	}
private:
	int a;
	int b;
};

int main()
{
	cout << sizeof(EG) << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
  通过VS运行结果我们可以看出，当类中拥有两个整型成员变量和一个成员函数时，其大小为8个字节，但通过C语言中结构体的对齐规则我们可以知道，这个类模型中的两个成员变量就占据了8个空间，那其中的成员函数难道就不占据空间吗？

  回想上文中提到，类是一个模型，其对应着很多个类对象，即一对多的关系，而C++是一个极度追求效率的语言，如果编译器将成员函数放在类中占据空间，那么使用者在使用时每开辟一个新的对象，都会附带着成员函数所占据的空间大小的累赘，数量少则无大碍，如果在一个庞大的工程中呢？那效率的影响将会是巨大的，故C++将类的成员函数放在了一片公共区域中，当使用者需要使用时，可直接从公共区域Call这个函数即可。




6、类的 this 指针

6.1 this 指针介绍


  在C++中存在着一个隐含的指针—— this 指针，在使用过程中我们通常不会书写他，但在编译的过程中，编译器会自动地添加其进入函数等使用的地方，例如： 
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; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

  例如上述代码中，主函数调用 Init 函数时，没有传入类对象 d1 和 d2 的地址，那编译器是如何知道要设置的对象是哪一个呢？

  对于上述类，有这样的一个问题：
  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，相当于下面代码所示：

	d1.Init(&d1, 2022, 1, 11);
	
	void Init(Data* this, int year, int month, int day)
	{
		this->_year = year;
		this->_month = month;
		this->_day = day;
	}

6.2 this 指针特性

  1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
  2. 只能在“成员函数”的内部使用。
  3. this指针本质上是“成员函数”的形参，当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。




7、结语


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  十分感谢您观看我的原创文章。
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