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C++类与对象(一)-创新互联

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一、面向过程和面向对象认识

二、类的引入

三、类的定义

类的两种定义方式:

四、类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

4.2 封装

五、类的作用域

六、类的实例化

七、类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小​​​​​

7.2 类对象的存储方式

7.3 结构体内存对齐规则

八、this指针

8.1 this指针的引出

8.2 this指针的特性

this指针可以为空吗?


一、面向过程和面向对象认识

C语言: 面向过程,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,比如干一件事情,第一步第二步,,,,

举个例子:洗衣服

C++:  基于面向对象(注意:不是纯面向对象的语言,java是纯面向对象的语言)原因:C++在C语言基础上发展,要兼容C语言,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

面向对象程序设计有四大特征:抽象  封装    继承   多态

抽象:对一个复杂事务的认识过程

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 下面就是一个简单的栈的结构体
#includeusing namespace std;

typedef int DataType;
struct Stack
{
	void Init(size_t capacity)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (nullptr == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const DataType& data)
	{
		// 扩容
		_array[_size] = data;
		++_size;
	}
	DataType Top()
	{
		return _array[_size - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
	DataType* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};
int main()
{
	Stack s;
	s.Init(10);
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	cout<< s.Top()<< endl;
	s.Destroy();
	return 0;
}
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 。
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

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

例子就上上面栈那个代码

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::

绝大部分情况下使用这种方法定义

四、类的访问限定符及封装 4.1 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. 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

类内:就是class定位的整个括号内部,但是有的函数位置虽然没在括号内部,但是它前面加了类名和作用限定符

类外:就是main函数,即不属于class内的函数

class student
{
	//类内
};

//类外
int mian{

}

student::------; //类内
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 4.2 封装

面向对象程序设计有四大特征:抽象  封装    继承   多态

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

       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

类内:就是class定位的整个括号内部,但是有的函数位置虽然没在括号内部,但是它前面加了类名和作用限定符

类外:就是main函数,即不属于class内的函数

class Person
{
public:   //公开的,都可以在类外被访问
 void PrintPersonInfo();

private:  //不能直接在类外被访问了
 char _name[20];
 char _gender[3];
 int _age;
};

// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
 cout<< _name<< " "<< _gender<< " "<< _age<< endl;
}

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。 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, 对象是类的具体体现 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、类对象模型

对象模型:对象在内存中的布局形式--》简单来说:对象中包含了什么

7.1 如何计算类对象的大小​​​​​

学习以下代码

class Date
{
	//一般情况下,成员方法的权限是公有的,成员变量的权限是私有的
	//到底怎么设置,需要根据应用场景来
public:
	void InitDate(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void PrintDate()
	{
		cout<< _year<< "/"<< _month<< "/"<< _day<< endl;
	}
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d;
	Date dd;
	d.InitDate(2022, 11, 20);
	d.PrintDate();

	dd.InitDate(2022, 11, 21);
	dd.PrintDate();

	cout<< sizeof(Date)<< endl;
	cout<< sizeof(d)<< endl;
	return 0;
}

运行结果显示,最终只包含了成员变量,计算类大小的时候实际和计算结构体大小的方式一模一样。

7.2 类对象的存储方式
// 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
{};
sizeof(A1) : __4__ __ sizeof(A2) : __1__ __ sizeof(A3) : __1__ __

结论: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

7.3 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。 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:大对齐数(所有变量类型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大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

八、this指针 8.1 this指针的引出
class Date
{ 
public:
 void Init(int year, int month, int day)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 void Print()
 {
 cout<<_year<< "-"<<_month<< "-"<< _day<
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,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

8.2 this指针的特性 1. this 指针的类型: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

this指针可以为空吗?
class A
{
public:
 void Print()
 {
 cout<< "Print()"<< endl;
 }
private:
 int _a;
};
int main()
{
 A* p = nullptr;
 p->Print();
 return 0;
}
程序编译运行结果是? A 、编译报错 B 、运行崩溃 C 、正常运行

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