C++|类与对象(上)

1、面向对象和面向过程的初步认识

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。
C++是面向对象的,关注的是具体的对象。靠对象之间的交互完成。
2、类的引入 C语言中,结构体中只能定义变量,在C++中,结构体不仅可以用来定义变量,也可以用来定义函数。但C++中更喜欢用class来代替struct
3、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。
类中的元素称为类的成员;
类中的数据称为类的属性或者成员变量;
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:
第一种:类体合一,声明和定义全部放在类体中
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第二种:类体分开,声明放在.h的头文件中,类的定义放在.cpp文件中(更加推荐这种写法)
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4、类的访问限定符及其封装 4.1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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比较三个访问限定符:
1)public 成员类内、类外可以访问
2)protected 成员类内可以访问,类外不可访问
3)private 成员类内可以访问,类外不可访问
访问权限的作用域:
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符出现时为止
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
【面试题:】
问题:C++中struct和class的区别是什么?
解答:
C++需要兼容C语言,所以C++中struct可以当成结构体去使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class是定义类是一样的,区别是struct的成员默认访问方式是public,class是的成员默认访问方式是private。
4.2封装 【面试题:】 面向对象的三大特性:封装、继承、多态。
在类和对象阶段,我们只研究类的封装特性,那什么是封装呢?
封装: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。
封装本质上是一种管理:我们如何管理兵马俑呢?比如如果什么都不管,兵马俑就被随意破坏了。那么我们首先建了一座房子把兵马俑给封装起来。但是我们目的全封装起来,不让别人看。所以我们开放了售票通道,可以买票突破封装在合理的监管机制下进去参观。类也是一样,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。

5、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,需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。
class Person { public: void PrintPersonInfo(); //声明 private: char _name[20]; char _gender[3]; int _age; }; // 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域 void Person::PrintPersonInfo()//定义 { cout<<_name<<" "_gender<<" "<<_age<

6、类的实例化 用类类型创建对象的过程,称为类的实例化
int main () { Date d1; //实例化,在创造d1时实现 return 0; }

1)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
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
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7、类对象模型 7.1如何计算类对象的大小 例如:计算下面A类的大小
class A { public: void PrintA() { cout<<_a<

此时我们会遇到这么个问题:类中既可以有成员变量,又可以有成员函数,那么一个类的对象中包含了什么?
7.2类对象的存储方式猜测
  • 对象中包含类的各个成员
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    缺点: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。那么如何解决呢?
  • 只保存成员变量,成员函数存放在公共代码区
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    对于上述两种存储方式,到底计算机是采用的哪一种呢?
    我们再来观察:
// 类中既有成员变量,又有成员函数 class A1 { public: void f1() {} private: int _a; }; // 类中仅有成员函数 class A2 { public: void f2() {} }; // 类中什么都没有---空类 class A3 {}; int main() { cout << sizeof(A1)<< endl; cout << sizeof(A2) << endl; cout << sizeof(A3) << endl; return 0; }

结果:
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我们可以得到结论: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
7.3结构体的内存对齐规则
  1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
  2. 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。
    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
  3. 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。
  4. 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
8、this指针 8.1this指针的引出 我们先来定义一个日期类Date
class Date { public : void Display () { cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <

对于上述类,有这样的一个问题:
Date类中有SetDate与Display两个成员函数,函数体中没有关于不同对象的区分,那当d1调用SetDate函数时,该函数是如何知道应该设置d1对象,而不是设置d2对象呢?
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。
8.2 this指针的特性
  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
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隐藏的this指针总结:
1、调用成员函数时,不能显式传参给this
2、定义成员函数时,也不能显式声明形参this
3、在成员函数内部,我们可以显式使用this
但是一般情况下,都不显式的写出来。
【面试题】
这里我们来看看下面的程序能通过编译吗?得到什么结果?
#include using namespace std; class A { public: void PrintA() { cout << _a << endl; } void Show() { cout << "Show()" << endl; } private: int _a; }; int main() { A* p = nullptr; p->PrintA(); //第一句,程序崩溃 p->Show(); //第二句,程序正常 }

【C++|类与对象(上)】分析:
1、这是把p作为实参传递给了隐藏的this指针
2、p虽然是空指针,但是p调用成员函数不会编译报错,因为空指针不是语法错误,编译器检查不出来,实际上是调用PrintA()函数时,打印了_a成员变量,因为_a是通过this指针解引用得到的,而传参过程中,将空指针传给了this,对空指针解引用导致程序崩溃
3、p虽然是空指针,但是调用show()函数时,不会出现空指针的解引用,Show等成员函数地址并没有存到对象里面,成员函数的地址是存在公共代码段的。

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