【C++语言2】类和对象(上)

简介: 【C++语言2】类和对象(上)

学习目标:

对象是C++语言的特色,这篇博客我们来学习类和对象(上)。


思维导图:


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。

二、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,不过在C++中更喜欢用class来代替。

三、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。
  2. 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::

四、类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

访问限定符有三个:public、protested、private

【访问限定符说明】

  1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
  2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)
  3. 访问权限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
  4. 如果后面没有访问限定符,作用域就到 } 即类结束。
  5. class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)

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

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可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的,区别是struct定义的类默认访问权限是public,class定义的类默认访问权限是private。注意:在继承和模板参数列表位置,struct和class也有区别,后序给大家介绍。

4.2 封装

      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。

面向对象的三大特性:封装、继承、多态

在类和对象阶段,主要是研究类的封装特性,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,让用户更方便使用类。比如:对于电脑这样一个复杂的设备,提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入,显示器,USB插孔等,让用户和计算机进行交互,完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。对于计算机使用者而言,不用关心内部核心部件,比如主板上线路是如何布局的,CPU内部是如何设计的等,用户只需要知道,怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时,在外部套上壳子,将内部实现细节隐藏起来,仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等,让用户可以与计算机进行交互即可。

      在C++语言中实现封装,可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合,通过访问权限来隐藏对象内部实现细节,控制哪些方法可以在类外部直接被使用。

五、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。在类体外定义成员时,需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域。

六、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。
  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

七、类和对象的内存

7.1 类的内存计算

      一个类的大小,实际就是该类中”成员变量”之和,当然要注意内存对齐。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的对象。

7.2 结构体内存对齐规则

  1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。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。
  2. 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。
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