C++类和对象(上篇)

类与对象(上)

1. 类与对象的初步认知

2. 类的引入

3. 类的定义

4. 类的作用域

5. 类的实例化

6. 类的访问限定符及封装

7. 类的对象大小的计算

8. 类成员函数的this指针

 

1. 类与对象的初步认知

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，靠对象之间的交互完成。

2.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。

上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

 

3.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

 

【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

 

一般情况下，更期望采用第二种方式。

 

4.类的访问限定符及封装

4.1 封装

【面试题】 面向对象的大特性封装、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。

 

4.2 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】

1. 如何在类外访问一个类中私有的成员变量？

(1)通过公共函数为私有成员赋值

(2)利用指针访问私有数据成员

(3)利用函数访问私有数据成员

2. C语言和C++中struct的区别？C++中struct和class的区别？

1.C语言是结构体，C++是结构体和类

2.class的默认访问权限为private，struct为public

 

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，需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。

 

 

 

问题：在使用一个变量前，必须先要对变量进行声明，在上述Test类中，a成员变量在SetA函数之后，为什么编译器没有报错？ 【注意】

1. 尽量避免成员函数的参数与成员变量同名

2. 成员变量在类中具有全局作用域属性

 

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

 

7.类对象模型

7.1如何计算类对象大小

 

成员变量是独立的，成员函数是共享的

7.2 类对象的存储方式猜测

 

1.对象中包含类的各个成员

缺陷：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。

 

2.函数单独存放一份，对象中给一个指针指向存放成员函数表的首地址

缺陷：对象中还是多了一个指针。

3.只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐，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。那类对象模型即：类中各个成员变量在内存中的部分形式，可以表示为：

 

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，gcc中的对齐数为4

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

8.1this指针的引出

 

对于上述类，有这样的一个问题：

Date类中有SetDate与Display两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当s1调用SetDate函数时，该函数是如何知道应该设置s1对象，而不是设置s2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“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：类类型* const

2. 只能在“成员函数”的内部使用

3. 时时刻刻指向当前对象，不属于对象的一部分，不会影响sizeof的结果

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

 

 

 

【面试题】

1. this指针存在哪里？

this存在栈上，windows下通过exc寄存器自动传递。

2. this指针可以为空吗？

可以为空