类和对象(上),介绍一些类的对象的基础知识以及this指针的概念

目录

前言

一、类的引入

二、类的定义

三、类的访问限定符及封装

1.访问限定符

四、类的作用域

五、类的实例化

六、类的大小

七、this指针

1.this指针的引出

2.指针参数的特性

总结


前言

相信大家都听说过这样一句话,c语言是面向过程编程,而c++是面向对象编程,那么什么是面向对象编程呢?想要弄清楚这一点,我们先要搞清什么是对象,从今天起,我将开始详细介绍c++中非常重要的一部分知识,类与对象。


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

一、类的引入

C语言中,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。

struct Student
{

void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
{
strcpy(_name, name);
strcpy(_gender, gender);
_age = age;
}

void PrintStudentInfo()
{
cout<<_name<<" "<<_gender<<" "<<_age<<endl;
}

char _name[20];
char _gender[3];
int _age;
};

上面结构体的定义,在C++中更喜欢用class来代替。 

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。
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:

1. 声明和定义全部放在类体中,需要注意: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.声明放在.h文件中,类的定义放在.cpp文件中

 一般比较推荐第二种方法,注意定义成员函数的时候需要在类名后面加双冒号运算符进行引用。

三、类的访问限定符及封装

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

 【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. 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

【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struct的成员默认访问方式
是private。

4.2 封装
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。

四、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。

五、类的实例化

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化

类和对象的关系:类是对象的抽象化描述,对象是类的具体表现。

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

六、类的大小

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?如何计算一个类的大小?

每个类中成员变量是不同的,但成员函数是相同的。如果每个对象中都包含成员函数就会一份相同的代码重复出现,造成空间的浪费,所以对象一般采用如下存储方式:

只保存成员变量,成员函数放在公共的代码段

 我们来测试一下

// 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
{};

测试结果   sizeof(A1) =4,    sizeof(A2) = 1 ,  sizeof(A3) = 1

结论:类的大小实际就是其中成员变量大小之和,当然要注意遵循内存对齐规则(不清楚的同学可以看我讲解结构体的博客)。值得注意的是,当类中没有成员变量的时候,编译器会给它一个字节来标识这个类。

七、this指针

1.this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 <<endl;
}
void SetDate(int year , int month , int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private :
int _year ; // 年
int _month ; // 月
int _day ; // 日
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.SetDate(2018,5,1);
d2.SetDate(2018,7,1);
d1.Display();
d2.Display();
return 0;
}

对于上述类,有这样一个问题:

Date中的函数并没有对对象的区分,那么当s1调用函数时,这个函数怎么知道改变哪个对象中的值呢?

C++中通过引入this指针来解决该问题。C++编译器给了每个非静态成员函数一个指针参数,成员函数可以通过这个指针找到对应的对象(哪个对象调用就将该对象的地址传给这个指针),在函数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。

2.指针参数的特性

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。

 【题目】
1. this指针存在哪里?
2. this指针可以为空吗?

成员函数的正常参数都是存在栈中的,而this指针是存在寄存器中的。this指针是可以为空的,只要调用的函数不需要this指针解引用即可。

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?

class A
{
public:
void PrintA()
{
cout<<"PrintA"<<endl;

}
void Show()
{
cout<<_a<<endl;
}
private:
int _a;
};


int main()
{
Date* p = NULL;
p->PrintA();
p->Show();
}

答:该程序是可以通过编译的,因为没有语法错误,当调用show()函数时程序会发生崩溃。show函数中访问了成员变量_a,只有要访问成员变量时,才需要用到this指针,this指针才会解引用。调用PrintA()时只相当于往里面传了一个地址,既PrintA(NULL),并没有解引用,所以不会崩溃。


总结

本文简单介绍了一些关于类和对象的知识,关于类和对象的的知识还有很多,我将再后面一一介绍,希望能给大家带来帮助,大家也可以关注我,方便第一时间看到更新~

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