c++学习之类与对象3

news2024/9/20 19:13:02

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成员变量和函数的存储

this指针

this指针的工作原理

this指针的应用

const修饰的成员函数

友元

友元的语法

1.普通全局函数成为类的友元

2.类的某个成员函数作为另一个类的友元

整个类作为另一个类的友元

运算符重载

1 运算符重载的基本概念

2 重载加号运算符

3 重载左移运算符和算符重载碰上友元函数

可以重载的运算符

成员变量和函数的存储

c++实现了封装，数据和数据处理的操作是分开存储的，c++中非静态数据成员直接内含在类对象中，成员函数虽然内含在class声明之内，却不在对象之中。每一个非内联函数只会诞生一份函数实例。

我们可以用sizeof来测量一个类的大小理解它的空间是如何计算的：

但是我们要知道sizeof测的是这个类将来实例化对象后，为对象开辟的空间大小。

#include<iostream>
using namespace std;
class  test0
{
public:
	int a;
};
class test1
{
	int a;
	static int b;
};
class test2
{
	int a;
	static int b;
	void printtest()
	{
		cout << "hello world" << endl;
	}
};
	class test3
{

};
class test4//综合计算
 {
public:
	 int a=0;//普通的成员变量
	static int b;//静态成员不存在类实例化的对象中
	 void show()//普通成员函数不存在类实例化的对象中
		 {
		 cout << a << " " << b << endl;
		 }
	 static void show1()//静态成员函数 不存在类实例化的对象中
		{
		 cout << b << endl;
		 }
	 };
 int test4::b = 1;
 void test01()
 {
	 test4 p;
	 p.show();
	 //空类的大小不是0 而是1
	 cout << sizeof(test0) << endl;
	 cout << sizeof(test1) << endl;
	 cout << sizeof(test2) << endl;
	 cout << sizeof(test3) << endl;

	 cout << sizeof(test4) << endl;
	 cout << sizeof(p) << endl;
	 
 }
int main()
 {
	test01();
 }

 

故对于类对象成员中空间的占用为：

变量：

类对象成员-普通成员变量占用对象空间大小
类对象成员-静态成员变量不占用对象空间大小
函数：
类对象成员-普通成员函数不占用对象空间大小
类对象成员-静态成员函数不占用对象空间大小

this指针

通过上述我们知道。c++的数据和操作其实是分开的存储，并且每一个非内联成员函数指挥诞生一份函数实例，也就是多个同类型的对象会共用一块代码，问题是这一快代码是如何区分那个对象在调用该函数，这里会引入this指针（一个对象指针），来决定调用。

this指针的工作原理

类的成员函数默认编译器都会加上了一个this指针,这个this指针 指向调用该成员函数的对象。

 

class  num
{
public:
	int ma;
	void seta(int x)
	{
		ma = x;
		cout << ma << endl;
	}
};
int main()
{
	num s1;
	s1.seta(20);
	num s2;
	num s3;
}

 this指针是实例化对象后编译器就有的，调用的时候也是编译器的自动调用，适隐藏的功能。

对于成员函数，就是通过this指针解决是哪一个对象调用的问题，this指针无需定义，可以直接使用。对于静态函数成员是不存在this指针的，静态成员函数是不能操作非静态变量的。

this指针的应用

class person
 {
public:
	 person(int age, string name)// this
		 {
		 this-> age = age;
		 this-> name = name;
		 }
	 void show()
		 {
		 cout << age << " " << name << endl;
		 }
	 person person_add(person & p2)//this ‐‐‐‐‐‐> p1   函数类型为类的函数
		 {
		 person p(this-> age + p2.age, this-> name + p2.name);//"helloworld"
		 return p;//返回调用该成员函数的对象地址，即this指针
		 }
	
	 int age;
	 string name;
	
    };
 person person_add(person & p1, person & p2)
 {
	 person p(p1.age + p2.age, p1.name + p2.name);//"helloworld"
	 return p;
	 }
 void test02()
 {
	 person p1(10, "hello");
	 person p2(20, "world");
	//p3 = p1 + p2 30,"helloworld"
	//person p3 = person_add(p1,p2);
    //p3.show();
	 person p3 = p1.person_add(p2);
	 p3.show();
	 }
 void test01()
 {
	 person p1(10, "lucy");
	 p1.show();
  }
 int main()
 {
 test02();
  return 0;
 }

可以看到我们可以通过函数返回this指针来使用某个实例化的对象。对象调用函数，函数返回this指针。

const修饰的成员函数

用const修饰成员函数时，const修饰this指针指向的内存区域，即该指针只读，对象内部不可被修改，即类中的任何普通成员变量不可被修改。成员函数体内不可以修改本类中的任何普通成员变量，当成员变量类型符前用mutable修饰时例外。

这个const修饰的是指针 const type * const this,代表不能 通过this指针去修改this指针指向对象的内容，即类中的任何普通成员变量。 
person person_add(person & p2)const//const person * const this ‐‐‐‐‐‐> p

{
 //this‐>age = 200;
 person p(this‐ > age + p2.age, this‐ > name + p2.name);//"helloworld"
 return p;
 }

友元

类的主要特点之一是数据隐藏，即类的私有成员无法在类的外部 ( 作用 域之外) 访问。但是，有时候需要在类的外部访问类的私有成员，怎么 办？
解决方法是使用友元函数， 友元函数是一种特权函数，c++允许这个特 权函数访问私有成员。
这一点从现实生活中也可以很好的理解： 比如你的家，有客厅，有你的卧室，那么你的客厅是Public 的，所有来 的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去， 但是呢，你也可以允许你的闺蜜好基友进去。
如果想要让全局函数或一个类的成员函数访问另一个类私有成 员,只需要声明友元即可。

友元的语法

使用friend关键字声明友元，friend只要出现在声明处，一个函数或者类作为另一个类的的友元，那么这个函数或类就可以直接访问另一个类的私有数据。

友元重要运用在运算符重载上。

1.普通全局函数成为类的友元

#include<string>
class Room 
{
	friend void visit1(Room& room);//声明一个友元函数，且为普通全局函数
private:
	string bedroom;
public:
	string setingroom;
public:
	Room(string bedroom, string setingroom)
	{
		this->bedroom = bedroom;
		this->setingroom = setingroom;
	}
};
//普通全局变量
void visit1(Room &room)
{
	cout << "访问了" << room.bedroom << endl;//可以访问了
	cout << "访问了" << room.setingroom << endl;
}
int main()
{
	Room room("卧室", "客厅");
	visit1(room);//直接调用
	return 0;
}

2.类的某个成员函数作为另一个类的友元

举例如下：

#include<string>
class Room;//声明类，但是只说明类名称仅此而已
class godgay
{
public:
	void visiting1(Room& room);
	void visiting2(Room& room);
};
class Room 
{
	friend void godgay::visiting2(Room& room);//声明另一个类的函数为该类的友元函数
private:
	string bedroom;
public:
	string setingroom;
public:
	Room(string bedroom, string setingroom)
	{
		this->bedroom = bedroom;
		this->setingroom = setingroom;
	}
};
void godgay::visiting1(Room& room)
{
	cout << "客人访问问了" << room.setingroom << endl;
	//cout << "访问了" << room.bedroom << endl;访问不了
}
void godgay::visiting2(Room& room)
{
	cout << "好基友访问了" << room.bedroom << endl;
}

int main()
{
	Room room("卧室", "客厅");
	godgay a;
	a.visiting2(room);//直接调用
	a.visiting1(room);
	return 0;
}

我们将一个类中的函数声明为另一个类中的友元函数，该友元函数便可以访问该类中的私有数据。

在这里我们需要注意类的声明，类的声明只是说有个这个名字的类，但此时类的成员未定义，引用会报错，我们需要再定义类，之后再访问。

整个类作为另一个类的友元

class Building;
 class Goodgay
 {
public:
	 Goodgay(string hall, string bedroom);
	
		void visit();
	 Building * b;
	 };
 class Building
 {
	 //friend void print_Building(Building &b);
		 //friend class Goodgay; //一个类成为另一个类的友元
		 friend void Goodgay::visit();//类的成员函数成为另一类的友元
 public:
	 Building(string hall, string bedroom)
		 {
		 this-> bedroom = bedroom;
		 this-> hall = hall;
	}
	 string hall;
  private:
	 string bedroom;
 };

 Goodgay::Goodgay(string hall, string bedroom)
 {
	 b = new Building(hall, bedroom);
 }

 void Goodgay::visit()
 {
	 cout << b-> hall << " " << b-> bedroom << endl;
 }
 void test01()
 {
	  Goodgay gd("卧龙山庄", "闺房");
	  gd.visit();
 }
  int main()
{
 test01(); 
 return 0;
 }

将一个类作为友元，即类中的任何成员都可以访问该私有数据。

注意事项：

1.友元关系不能被继承

2.友元关系是单向性的

3.友元关系不具有传递性

运算符重载

1 运算符重载的基本概念

运算符重载: 就是给运算符赋予一个新的意义
int a =1;
int b=2;'
int c = a +b;
类相加：
person p1;
person p2;
person p3= p1+p2;
运算符只能运算内置的数据类型,对于自定义的数据类型,不能运算,所以
我们可以重载运算符。

2 重载加号运算符

class person
 {
 public:
	 person(int age)
		 {
		 this-> age = age;
		 }
	
		 person operator+(person & p2)
		 {
		 person p(this->age + p2.age);
		 return p;
		 }
	
		 int age;
	
		 };

//person operator+(person &p1, person &p2)
//{
 // person p(p1.age+p2.age);
 // return p;
 //}

 void test01()
 {
	 person p1(10);
	 person p2(20);
	 person p3 = p1 + p2;// operator+(p1,p2) p1.operator+(p2)
	 cout << p3.age << endl;
 }


 int main()
 {
  test01();
  return 0;
}

 在这里我们也可以自己定义一个operator+的运算符，可以将两个类中的age相加。

3 重载左移运算符和算符重载碰上友元函数

class person
	 {
	 friend ostream & operator<<(ostream & cout, person & p);
 public:
	 person(int age)
		 {
		 this-> age = age;
		 }
 private:
	 int age;
		 };
ostream & operator<<(ostream & cout, person & p)
 {
	 cout << p.age;
	 return cout;
 }
 void test01()
 {
	 person p1(10);
	 cout << p1 << endl;
	 // operator<<(cout,p1) //cout.operator<<(p1)	重载左移运算符
 }
 int main()
 {
	 test01();
	 return 0;
 }

这里的ostream&opeator<<是一个插入格式化输出函数。 

可以重载的运算符

几乎 C 中所有的运算符都可以重载，但运算符重载的使用时相当受限制 的。特别是不能使用C 中当前没有意义的运算符 ( 例如用 ** 求幂 ) 不能改变 运算符优先级，不能改变运算符的参数个数。这样的限制有意义，否 则，所有这些行为产生的运算符只会混淆而不是澄清寓语意。

 

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