【C++】类和对象(上)

简介: 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。

一. 面向过程和面向对象初步认识


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。


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。


二. 类的定义


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。

2021041219220583.png


类的成员包括:


成员变量(类的属性)

成员函数(类的方法)


三. 类的访问限定符及封装


1.访问限定符


public(公有)
protected(保护)
private(私有)
class Stack
{
  //公有的向外部开放的接口
public:
  void Push(Stack* s);
  void Pop(Stack* s);
  //成员变量一般设为私有的,外部不能直接访问
private:
  int* _a;
  int _size;
  int _capacity;
};


2. 封装


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。


C++实现封装的方式:用类将对象的属性(成员变量)与方法(成员函数)结合在一块,让对象更加完善,通过访问权限(访问限定符)选择性的将其接口提供给外部的用户使用。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。


四. C语言中结构体和C++类的区别和联系


1. 区别


C语言中结构体关键字为struct,C++中struct和class都可以定义类。

C语言结构体中只能放成员变量,C++中既可以放成员变量还可以放成员函数。

C++中对类的成员引入了封装,即访问限定符。

C语言中定义结构体的类型名称为struct+结构体名称,C++中可以以关键字+类的名称作为类型名称,也可以直接用类的名称来作为类型名称。

struct ListNode
{
  //C语言中不能写成 ListNode* next,前面必须加上struct
  //C++中可以
  //在外面定义的对象也同样适用
  struct ListNode* next;
};


2.联系


C++中兼容struct声明结构体的用法,但是同时struct也可以用来定义类。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struct的成员默认访问方式是private。


五. 类的作用域


1. 作用域解析符


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();
private:
  char _name[20];
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域,不然连接不到
void Person::PrintPersonInfo()
{
  cout << _name << " "_gender << " " << _age << endl;
}


2. 有关private的说明


public限制的类的成员,外部定义出类的对象之后可以直接访问。但不能直接访问private/protected的成员。要想访问私有或者受保护的成员,只能通过接口(成员函数)来间接访问。


PS:如果把类比作一栋房子的话,private/protected就好像是这栋房子的锁,它限制的是外面的人,但里面的人(类的成员函数)可以随时进入这座房子(访问受保护或者私有的成员)。这就是通过接口(成员函数)来间接访问。


class Person
{
public:
  int _age;
private:
  char _name[20];
};
int main()
{
  Person s1;
  //正常,_age为public,所以外部可以直接访问
  s1._age = 10;
  //错误,_name为private,所以外部不能直接访问
  //只能调用接口(成员函数)来操作private成员
  s1._name = "Lisi";
  return 0;
}


六. 类的实例化


用自己声明的类定义出具体的对象(变量),称为类的实例化。


声明和定义的区别:声明只是一种承诺,定义就是承诺落地了。

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。类就像是设计图,类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子,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。


七. 类的大小


1. 计算规则


成员函数存放在公共的代码段,只保存成员变量,并且考虑内存对齐。


PS:没有成员变量的类(空类)的大小是1字节。


2. 说明


对象中只存储成员变量,不存储成员函数的指针,为什么?


答:一个类可以实例化出多个对象,每个对象的成员变量都可以存储不同的值,但是调用的函数却是同一个,如果每个对象再存储这些一样的成员函数的话就会造成空间的浪费。


为什么空类的大小是1,而不是0


答:开一个字节不是为了存储数据,而是占位,说明实例化出来的对象确实存在,在者的话是区分该类实例化出来的不同的对象(开一个字节的空间,空间不同,地址也不同)。


八. this指针


1. 介绍


对象调用非静态成员函数时,将对象地址作为实参传递给this形参。

this是谁调用这个成员函数,this就指向谁。

以下面这个日期类为例


class Date
{
public:
  void Print()
  {
  cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
  }
private:
  int _year; // 年
  int _month; // 月
  int _day; // 日
};
int main()
{
  Date d1;
  d1.Print();
  return 0;
}



编译器处理成员函数隐含的this指针.

20210412210756627.png


2. this指针的特性


this指针的类型:类的类型*

只能在“成员函数”的内部使用

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 。

this指针是成员函数第一个隐含的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。


3. 说明


this指针存在进程地址空间的那个区域?


答:栈上的,因为它是一个形参(vs下是存在ecx寄存器中)


this指针可以为空吗?


答:可以,只要不涉及到对空指针对象的访问就行。


class A
{
public:
  void PrintA()
  {
  cout << _a << endl;
  }
  void Show()
  {
  cout << "Show()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  // 1.下面程序能编译通过吗?
    // 2.下面程序会崩溃吗?在哪里崩溃
  A* p = NULL;
  p->PrintA();//程序崩溃,this->_a,涉及到了空指针的访问
  p->Show();//成员函数存在公共代码段,所以p->Show()这比不会到p指向的空间上找
}


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