【C++初阶】—— 类和对象 (上)

简介: 【C++初阶】—— 类和对象 (上)

前言:在前面几节我们为正式进入C++做足了铺垫,现在我们有了足够的基础让我们进入C++,让我们来进入类和对象来真正了解C++!

本篇主要内容:

类的相关知识

this指针


1. 初步认识C++

1. 我们知道之前学习的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。

2. 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

举个例子,就像我们洗衣服,在C语言中我们需要一步一步按过程操作来手洗,而C++则是有了很多对象,对象间相互交互来完成洗衣服!



2. 类的引入

C语言结构体中只能定义变量,不可以定义函数,但是在C++中,结构体内不仅可以定义变量,也可以定义函数。

struct pxt
{
  char b[100] = { "hello world!" };

  int a = 2024;

  void test()
  {
    cout << "hello world!" << endl;
  }

};
int main()
{
  pxt xyyj;
  xyyj.test();
  cout << xyyj.b << endl;
  return 0;
}

上面结构体的定义就是类,但在C++中更喜欢用class来代替


3. 类的定义

// C++中更喜欢用class
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:

  • 声明和定义全部放在类体中
  • 声明和定义分开存放

声明和定义全部放在类体中

class pxt
{
  int a = 2024;
  char b[100] = { "hello world!" };
  int c = 666;
  void test()
  {
    cout << b << " " << a << " " << c << endl;
  }
};
int main()
{
  pxt xyyj;
  xyyj.test();
  return 0;
}

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。

声明和定义分开存放

// func.h
class pxt
{
  int a = 2024;

  char b[100] = { "hello world!" };

  int c = 666;

  void test();
};
// func.cpp
void test()
{
  cout << b << " " << a << " " << c << endl;
}
// test.c
int main()
{
  pxt xyyj;
  xyyj.test();
  return 0;
}

如果这样声明和定义那么将无法完成编译!

test在func.cpp中找不到pxt类中的成员变量

// 因此我们应该指明在pxt中寻找,否则可能以为定义一个新函数
void pxt::test()
{
  cout << b << " " << a << " " << c << endl;
}

4. 类的访问限定符

访问限定符说明:

  • public修饰的成员在类外可以直接被访问
  • 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)
  • 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
  • 如果后面没有访问限定符,作用域就到最后即类结束。
  • class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)
class pxt
{
public:
  void test()
  {
    cout << b << " " << a << " " << c << endl;
  }
private:
  int a;
  char b[100] = { "hello world!" };
  int c;
};
int main()
{
  pxt xyyj;
  xyyj.test();
  //cout << xyyj.b << endl; // 无法运行
  //cout << xyyj.a << endl; // 无法运行
  return 0;
}

public修饰的成员是共有的,类外可以访问
private修饰的的成员是私有的类外不能访问

注意:成员函数不管成员变量是私有还是公有,它都能直接访问,因为它们都属于这个类


5. 类的实例化

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化

  • 类是对对象进行描述的,定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它
  • 实例化出的对象 占用实际的物理空间,存储类成员变量
// 在没有实例化之前并不会占用实际物理空间
class pxt
{
public:
  ......
private:
  int a;
};

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


6. 类对象模型

如何计算类对象的大小

class pxt
{
public:
  void test()
  {
    cout << b << " " << a << endl;
  }
private:
  int a;
  char b;
};
class xyyj
{
public:
  int a;
  char b;
};
int main()
{
  cout << "pxt -> sizeof: " << sizeof(pxt) << endl;
  cout << "xyyj -> sizeof: " << sizeof(xyyj) << endl;
  return 0;
}

在学C语言结构体的时候我们讲过结构体内存对齐规则,那么C++中多了个函数该怎么计算呢,我们先来看看结果

初步结论:

  • 类的成员函数不算在类的大小中
  • 类的大小遵守结构体内存对齐规则

类对象的存储方式

好家伙,两个类结果居然是一样的,这到底是什么情况?为啥类中的成员函数不占空间?

这其实和类对象的存储方式有关——只保存成员变量,成员函数存放在公共的代码段

每个对象虽然实例化的值不一样,但是调用的函数是相同的,将函数单独放在一个区域能节省空间

综上所述:

  • 类的成员函数不算在类的大小中
  • 类的大小遵守结构体内存对齐规则
  • 空类的大小是一个字节,用来唯一标识这个类的对象

忘了结构体内存对齐的可以复习一下:

结构体内存对齐


7. this指针

我们先来定义一个日期类:

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(2024, 5, 20);
  d2.Init(2024, 5, 21);
  d1.Print();
  d2.Print();
  return 0;
}

那么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++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(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

this指针的特性

this指针的特性:

  • this指针的类型:类类型* const,即成员函数中,不能给this指针赋值。
  • 只能在“成员函数”的内部使用
  • 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。
  • this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参,不需要用户传递

虽然我们知道成员函数中存在this指针,但是我们传参不能传this指针

public:
  // 绝对不能这么定义
  void Init(Date*this, int year, int month, int day)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  } // false

使用this指针将对象的地址传入函数中函数体就可以区分不同对象了


8. 总结

本章是类和对象的第一课,我们简单了解了类的基本概念和特性和this指针,this指针对后面用处很大,类在C++是很重要的希望大家能打好基础!

谢谢大家支持本篇到这里就结束了

目录
相关文章
|
9天前
|
设计模式 安全 编译器
【C++11】特殊类设计
【C++11】特殊类设计
28 10
|
14天前
|
C++
C++友元函数和友元类的使用
C++中的友元(friend)是一种机制,允许类或函数访问其他类的私有成员,以实现数据共享或特殊功能。友元分为两类:类友元和函数友元。类友元允许一个类访问另一个类的私有数据,而函数友元是非成员函数,可以直接访问类的私有成员。虽然提供了便利,但友元破坏了封装性,应谨慎使用。
42 9
|
9天前
|
存储 编译器 C语言
【C++基础 】类和对象(上)
【C++基础 】类和对象(上)
|
17天前
|
编译器 C++
【C++】string类的使用④(字符串操作String operations )
这篇博客探讨了C++ STL中`std::string`的几个关键操作,如`c_str()`和`data()`,它们分别返回指向字符串的const char*指针,前者保证以&#39;\0&#39;结尾,后者不保证。`get_allocator()`返回内存分配器,通常不直接使用。`copy()`函数用于将字符串部分复制到字符数组,不添加&#39;\0&#39;。`find()`和`rfind()`用于向前和向后搜索子串或字符。`npos`是string类中的一个常量,表示找不到匹配项时的返回值。博客通过实例展示了这些函数的用法。
|
17天前
|
存储 C++
【C++】string类的使用③(非成员函数重载Non-member function overloads)
这篇文章探讨了C++中`std::string`的`replace`和`swap`函数以及非成员函数重载。`replace`提供了多种方式替换字符串中的部分内容,包括使用字符串、子串、字符、字符数组和填充字符。`swap`函数用于交换两个`string`对象的内容,成员函数版本效率更高。非成员函数重载包括`operator+`实现字符串连接,关系运算符(如`==`, `&lt;`等)用于比较字符串,以及`swap`非成员函数。此外,还介绍了`getline`函数,用于按指定分隔符从输入流中读取字符串。文章强调了非成员函数在特定情况下的作用,并给出了多个示例代码。
|
17天前
|
C++
【C++】string类的使用④(常量成员Member constants)
C++ `std::string` 的 `find_first_of`, `find_last_of`, `find_first_not_of`, `find_last_not_of` 函数分别用于从不同方向查找目标字符或子串。它们都返回匹配位置,未找到则返回 `npos`。`substr` 用于提取子字符串,`compare` 则提供更灵活的字符串比较。`npos` 是一个表示最大值的常量,用于标记未找到匹配的情况。示例代码展示了这些函数的实际应用,如替换元音、分割路径、查找非字母字符等。
|
17天前
|
C++
C++】string类的使用③(修改器Modifiers)
这篇博客探讨了C++ STL中`string`类的修改器和非成员函数重载。文章介绍了`operator+=`用于在字符串末尾追加内容,并展示了不同重载形式。`append`函数提供了更多追加选项,包括子串、字符数组、单个字符等。`push_back`和`pop_back`分别用于在末尾添加和移除一个字符。`assign`用于替换字符串内容,而`insert`允许在任意位置插入字符串或字符。最后,`erase`函数用于删除字符串中的部分内容。每个函数都配以代码示例和说明。
|
17天前
|
安全 编译器 C++
【C++】string类的使用②(元素获取Element access)
```markdown 探索C++ `string`方法:`clear()`保持容量不变使字符串变空;`empty()`检查长度是否为0;C++11的`shrink_to_fit()`尝试减少容量。`operator[]`和`at()`安全访问元素,越界时`at()`抛异常。`back()`和`front()`分别访问首尾元素。了解这些,轻松操作字符串!💡 ```
|
17天前
|
存储 编译器 Linux
【C++】string类的使用②(容量接口Capacity )
这篇博客探讨了C++ STL中string的容量接口和元素访问方法。`size()`和`length()`函数等价,返回字符串的长度;`capacity()`提供已分配的字节数,可能大于长度;`max_size()`给出理论最大长度;`reserve()`预分配空间,不改变内容;`resize()`改变字符串长度,可指定填充字符。这些接口用于优化内存管理和适应字符串操作需求。
|
22天前
|
C++
【C++】日期类Date(详解)②
- `-=`通过复用`+=`实现,`Date operator-(int day)`则通过创建副本并调用`-=`。 - 前置`++`和后置`++`同样使用重载,类似地,前置`--`和后置`--`也复用了`+=`和`-=1`。 - 比较运算符重载如`&gt;`, `==`, `&lt;`, `&lt;=`, `!=`,通常只需实现两个,其他可通过复合逻辑得出。 - `Date`减`Date`返回天数,通过迭代较小日期直到与较大日期相等,记录步数和符号。 ``` 这是236个字符的摘要,符合240字符以内的要求,涵盖了日期类中运算符重载的主要实现。