【C++类和对象】类和对象的引入(下)

简介: 【C++类和对象】类和对象的引入

【C++类和对象】类和对象的引入(上):https://developer.aliyun.com/article/1496856

6.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。
类就像谜语一样,对谜底来进行描述,谜底就是谜语的一个实例。

  1. 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。

例如:

int main()
{
 Person._age = 100;   // 编译失败:error C2059: 语法错误:“.”
 return 0;
}//需要先进行类的实例化

Person类是没有空间的,只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。

  1. 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:


只有如上图所示利用Person这个类定义出了man这个实例才可以进行后续的一系列操作 ;

7.类对象模型

7.1类对象的存储方式猜测

  • 对象中包含类的各个成员


缺陷: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函数代码,相同代码保存多次,浪费空间。那么如何解决呢?


  • 函数代码只保存一份,在对象中保存存放代码的地址

  • 只保存成员变量,成员函数存放在公共的代码段


对于上述三种存储方式,那计算机到底是按照那种方式来存储的?

我们可以通过下面的代码结果来分析:

// 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;
}

结果如下:

结论

  • 类对象是按照第三种将函数代码放在公共代码区的方式来存储的
  • 一个类的大小,实际就是该类中”成员变量”之和(不包含成员函数),当然要注意内存对齐规则(内存对齐参考结构体内存对齐——C语言结构体内存对齐规则及大小计算
  • 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的对象

7.2 如何计算类对象的大小

例如下面的类:

class A
{
public:
  void PrintA()
  {
    cout<<_a<<endl;
  }
private:
  char _a;
};


该结构体成员变量只有char类型的变量_a,大小是1字节,再根据内存对齐规则得出该类的大小是1

结果如下:

8.this指针

8.1 this指针的引出

我们先来定义一个日期类 Date

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;
}

结果如下:

对于上述类,有这样的一个问题:

  • Date类中有 Init 与 Print 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 Init 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this,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。

  • 也就是说在调用成员函数时实际上多传递了一个this参数来定位是哪个类对象,所以对于成员函数你也可以这样写:
class Date
{
public:
  void Init(int year, int month, int day)
  {
    this->_year = year;
    this->_month = month;
    this->_day = day;
  }
  void Print()
  {
    cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
  }
private:
    int _year;    // 年
    int _month;  // 月
    int _day;   // 日
};

结果还是一样的:

8.2 this指针的特性

  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;

9.结语

C++中通过类可以将数据以及操作数据的方法进行完美结合,通过访问权限可以控制哪些方法在类外可以被调用,即封装,在使用时就像使用自己的成员一样,更符合人类对一件事物的认知。以上就是C++类和对象上篇的所有内容啦~ 完结撒花 ~🥳🎉🎉

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