当前位置:   article > 正文

C++——类和对象(上)

C++——类和对象(上)

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

3.1 访问限定符

3.2 封装

四、类的作用域

五、类的实例化

六、类对象模型

七、this指针

八、C语言和C++实现Stack的对比


前言

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。今天我们来了解C++中的类和对象的知识。

一、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

  1. typedef int DataType;
  2. struct Stack
  3. {
  4. void Init(size_t capacity)
  5. {
  6. _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
  7. if (nullptr == _array)
  8. {
  9. perror("malloc申请空间失败");
  10. return;
  11. }
  12. _capacity = capacity;
  13. _size = 0;
  14. }
  15. void Push(const DataType& data)
  16. {
  17. // 扩容
  18. _array[_size] = data;
  19. ++_size;
  20. }
  21. DataType Top()
  22. {
  23. return _array[_size - 1];
  24. }
  25. void Destroy()
  26. {
  27. if (_array)
  28. {
  29. free(_array);
  30. _array = nullptr;
  31. _capacity = 0;
  32. _size = 0;
  33. }
  34. }
  35. DataType* _array;
  36. size_t _capacity;
  37. size_t _size;
  38. };
  39. int main()
  40. {
  41. Stack s;
  42. s.Init(10);
  43. s.Push(1);
  44. s.Push(2);
  45. s.Push(3);
  46. cout << s.Top() << endl;
  47. s.Destroy();
  48. return 0;
  49. }
上面结构体的定义,在C++中更喜欢用class来代替。

二、类的定义

语法规则:

  1. class className
  2. {
  3. // 类体:由成员函数和成员变量组成
  4. };  // 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
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::

一般情况下,更期望采用第二种方式。注意:工 作中尽量使用第二种。

为了与其他变量区分开,成员变量的命名前一般加一个“_”

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

【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

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,后序给大
家介绍。

3.2 封装

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
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

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时,需要使用 ::
作用域操作符指明成员属于哪个类域。
  1. class Person
  2. {
  3. public:
  4. void PrintPersonInfo();
  5. private:
  6. char _name[20];
  7. char _gender[3];
  8. int  _age;
  9. };
  10. // 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
  11. void Person::PrintPersonInfo()
  12. {
  13. cout << _name << " "<< _gender << " " << _age << endl;
  14. }

相当于在Person查找函数的声明,跟之前命名空间类似。

五、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
        类和对象的关系是一对多的关系。
  1. int main()
  2. {
  3. Person._age = 100;   // 编译失败:error C2059: 语法错误:“.”
  4. return 0;
  5. }
Person类是没有空间的,只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。

3.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、类对象模型

我们可以通过sizeof来计算类的大小

  1. class A
  2. {
  3. public:
  4. void PrintA()
  5. {
  6.   cout<<_a<<endl;
  7. }
  8. private:
  9. char _a;
  10. };
  11. int main(){
  12. A.st
  13. cout<<sizeof(st)<<endl; //4
  14. cout<<sizeof(A)<<endl; //4
  15. }

我们发现类的大小只计算了成员变量的大小,没计算成员函数的大小,因为类对象的存储方式为只保存成员变量,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(不被使用)来唯一标识这个类的对象。

七、this指针

我们先来定义一个日期类 Date
  1. class Date
  2. {
  3. public:
  4. void Init(int year, int month, int day)
  5. {
  6. _year = year;
  7. _month = month;
  8. _day = day;
  9. }
  10. void Print()
  11. {
  12. cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
  13. }
  14. private:
  15. int _year;     // 年
  16. int _month;    // 月
  17. int _day;      // 日
  18. };
  19. int main()
  20. {
  21. Date d1, d2;
  22. d1.Init(2022,1,11);
  23. d2.Init(2022, 1, 12);
  24. d1.Print();
  25. d2.Print();
  26. return 0;
  27. }
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。

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

我们来看下面两段代码:

  1. // 1.下面程序编译运行结果是? A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
  2. class A
  3. {
  4. public:
  5. void Print()
  6. {
  7. cout << "Print()" << endl;
  8. }
  9. private:
  10. int _a;
  11. };
  12. int main()
  13. {
  14. A* p = nullptr;
  15. p->Print();
  16. return 0;
  17. }
  18. // 1.下面程序编译运行结果是? A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
  19. class A
  20. {
  21. public:
  22.    void PrintA()
  23.   {
  24.        cout<<_a<<endl;
  25.   }
  26. private:
  27. int _a;
  28. };
  29. int main()
  30. {
  31.    A* p = nullptr;
  32.    p->PrintA();
  33.    return 0;
  34. }

1.代码正常运行,p为空指针,但是是直接调用代码段上的Print(),没有对p进行引用。

2.运行崩溃,p为空指针,即传过去的this指针为空,再this._a对空指针的引用则会崩溃。

八、C语言和C++实现Stack的对比

在用C语言实现时,Stack相关操作函数有以下共性:
每个函数的第一个参数都是Stack*
函数中必须要对第一个参数检测,因为该参数可能会为NULL
函数中都是通过Stack*参数操作栈的
调用时必须传递Stack结构体变量的地址
结构体中只能定义存放数据的结构,操作数据的方法不能放在结构体中,即数据和操作数据
的方式是分离开的,而且实现上相当复杂一点,涉及到大量指针操作,稍不注意可能就会出
错。
C++中通过类可以将数据 以及 操作数据的方法进行完美结合,通过访问权限可以控制那些方法在
类外可以被调用,即封装,在使用时就像使用自己的成员一样,更符合人类对一件事物的认知。
而且每个方法不需要传递Stack*的参数了,编译器编译之后该参数会自动还原,即C++中 Stack *
参数是编译器维护的,C语言中需用用户自己维护

总结

以上就是C++中类和对象的一部分内容,希望对你有所帮助。

声明:本文内容由网友自发贡献,不代表【wpsshop博客】立场,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容,请联系我们。转载请注明出处:https://www.wpsshop.cn/w/爱喝兽奶帝天荒/article/detail/980680
推荐阅读
相关标签
  

闽ICP备14008679号