超详细的C++类和对象入门学习

目录

1.类的引入

1.1那么C++中struct和class的区别是什么

2.类的定义

类的两种定义方式:

3.类的访问限定符及封装

4.封装

5.类的作用域

6.类的实例化

7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

8.this指针

8.1this指针的特性

几个关于this指针的常见问题


1.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: 初学者在数据结构中,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,只不过C++中更喜欢写成class

1.1那么C++中struct和class的区别是什么

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

2.类的定义

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:

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::

3.类的访问限定符及封装

3.1 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。

public,protected和private

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

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

4.封装

 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。

5.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。

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;

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

7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

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?

类对象的存储方式

只保存成员变量,成员函数存放在公共的代码段

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。

 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。

2. 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。 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。

8.this指针

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(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。

8.1this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

1. this指针存在哪里?

其实编译器在生成程序时加入了获取对象首地址的相关代码。并把获取的首地址存放在了寄存器ECX中(VC++,VS编译器是放在ECX中,其它编译器有可能不同)。也就是成员函数的其它参数正常都是存放在栈中。而this指针参数则是存放在寄存器中。类的静态成员函数因为没有this指针这个参数,所以类的静态成员函数也就无法调用类的非静态成员变量

2. this指针可以为空吗?

可以为空,但是不能通过该指针访问成员变量(即是对空指针产生了解引用)

#include<iostream>

class List {
public:
	void Init()
	{
		_size = 0;
		_arr = new int[10];
		_front =_arr;
		_tail = _arr;
	}
	void my_printf()
	{
		std::cout << this << std::endl;
		std::cout <<"my_printf" << std::endl;
	}
private:
	int _size;
	int* _front;
	int* _tail;
	int* _arr;
};

int main()
{
	//编译报错,运行崩溃,正常运行
	List *L1=nullptr;
	//L1->Init();// 运行崩溃
	L1->my_printf();//正常运行
}

 

	(*L1).my_printf();//正常运行

 有没有解引用取决于右边的东西在不在里面对this指针解引用,而不是看符号

几个关于this指针的常见问题

1. this指针什么时候创建
this在成员函数的开始执行前构造,在成员的执行结束后清除。
但是如果class或者struct里面没有方法的话,它们是没有构造函数的,只能当做C的struct使用。采用TYPE xx的方式定义的话,在栈里分配内存,这时候this指针的值就是这块内存的地址。采用new的方式创建对象的话,在堆里分配内存,new操作符通过eax(累加寄存器)返回分配的地址,然后设置给指针变量。之后去调用构造函数(如果有构造函数的话),这时将这个内存块的地址传给ecx,之后构造 函数里面怎么处理请看上面的回答

2. this指针存放在何处
this指针会因编译器不同而有不同的放置位置。可能是栈,也可能是寄存器,甚至全局变量。在汇编级 别里面,一个值只会以3种形式出现:立即数、寄存器值和内存变量值。不是存放在寄存器就是存放在 内存中,它们并不是和高级语言变量对应的。

3. this指针是如何传递类中的函数的?绑定?还是在函数参数的首参数就是this指针?那么,this指针 又是如何找到“类实例后函数的”?
大多数编译器通过ecx(计数寄存器)寄存器传递this指针。事实上,这也是一个潜规则。一般来说,不 同编译器都会遵从一致的传参规则,否则不同编译器产生的obj就无法匹配了。
在call之前,编译器会把对应的对象地址放到eax中。this是通过函数参数的首参来传递的。this指针在 调用之前生成,至于“类实例后函数”,没有这个说法。类在实例化时,只分配类中的变量空间,并没有 为函数分配空间。自从类的函数定义完成后,它就在那儿,不会跑的

4. this指针如何访问类中的变量的
如果不是类,而是结构体的话,那么,如何通过结构指针来访问结构中的变量呢?如果你明白这一点的 话,就很容易理解这个问题了。
在C++中,类和结构是只有一个区别的:类的成员默认是private,而结构是public。
this是类的指针,如果换成结构体,那this就是结构的指针了。

5. 我们只有获得一个对象后,才能通过对象使用this指针。如果我们知道一个对象this指针的位置,可 以直接使用吗?
this指针只有在成员函数中才有定义。因此,你获得一个对象后,也不能通过对象使用this指针。所 以,我们无法知道一个对象的this指针的位置(只有在成员函数里才有this指针的位置)。当然,在成 员函数里,你是可以知道this指针的位置的(可以通过&this获得),也可以直接使用它。

6. 每个类编译后,是否创建一个类中函数表保存函数指针,以便用来调用函数?
普通的类函数(不论是成员函数,还是静态函数)都不会创建一个函数表来保存函数指针。只有虚函数 才会被放到函数表中。但是,即使是虚函数,如果编译期就能明确知道调用的是哪个函数,编译器就不会通过函数表中的指针来间接调用,而是会直接调用该函数。正是由于this指针的存在,用来指向不同的对象,从而确保不同对象之间调用相同的函数可以互不干扰。
 

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