【C++】类和对象(1)

 上节我们学习了C++入门的一些语法知识,这篇博客来学习this指针。

目录

面向过程和面向对象的初步认识

类的引入

类的定义

类的访问限定符及封装

访问限定符

封装

类的作用域

类的实例化

类对象大小

this指针

this指针特性


面向过程和面向对象的初步认识

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。

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。

struct Stack
{//成员变量int* a;int top ;int capacity;//成员函数void Init(int n = 4){a = (int *)malloc(sizeof(int) * 4);if (nullptr == a){perror("malloc申请空间失败");return;}capacity = n;top = 0;}void Push(int x){// 扩容a[top++] = x;}};int main()
{struct Stack st1;Stack st2;st2.Init();st2.Push(1);st2.Push(2);st2.Push(3);return 0;
}

上面结构体的定义,在C++中更喜欢用class来代替

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

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::

更推荐采用第二种定义方式!
成员变量命名规则建议:

class Date
{
public:void Init(int year){// 这里的year到底是成员变量,还是函数形参?year = year;}
private:int year;
};
// 所以一般都建议这样
class Date
{
public:void Init(int year){_year = year;}
private:int _year;
};
// 或者这样
class Date
{
public:void Init(int year){mYear = year;}
private:int mYear;
};
// 其他方式也可以的,主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行

类的访问限定符及封装

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。

【访问限定符的几点说明】

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)

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。

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。

class Person
{
public:void PrintPersonInfo();
private: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;
}

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

类对象大小

 类对象是以如下方式存储的:

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。

如果类为空,那么这个类创建的对象大小是0吗?不是的!

大小至少为1,因为如果是0怎么能说明创建了类对象呢!

this指针

我们先来定义一个Date类:

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Init(2024, 1, 28);d1.Print();Date d2;d2.Init(2024, 3, 15);d2.Print();return 0;
}

我们定义了d1和d2两个实例,并且这两个实例都是通过Init函数初始化,那么Init函数怎么知道是给d1还是给d2初始化的呢?这就引出了this指针的概念。

在成员函数中,其第一个成员都是一个隐含的指针参数(this指针),该指针指向当前对象,通过该指针去访问对象的所有参数。

this指针特性

1.this指针类型

类类型* const,即在成员函数中,不能改变this指针的指向,即不能给this指针赋值。

2.只能在成员函数内部使用

比如,在Print函数中可以这样写:

	void Print(){cout << this << endl;cout << this->_year << '-' << _month << '-' << _day << endl;}

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。

【面试题】

1.this指针存在哪里?

因为this指针本质上是成员函数的形参,而形参存在栈中,因此,this 指针存在栈中。

2.this指针可以为空吗

// 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
class A
{
public:void Print(){cout << "Print()" << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->Print();return 0;
}

 

会正常运行。虽然有p->Print();这句代码,但是,由于Print()函数并不存在于p这个对象中,而是在公共代码区存着,因此,编译器并不会对p进行解引用,只是把p作为隐含参数传递给Print函数,在Print函数中也没有使用到p,因此,程序正常运行。

// 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
class A
{
public:void PrintA(){cout << _a << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->PrintA();return 0;
}

会运行崩溃。不会编译报错,是因为虽然有p->PrintA()这句代码,然而,编译器并不会对p进行解引用,只是把p作为隐含参数传递给PrintA函数,只是给PrintA函数传递了一个空指针而已。但是在PrintA内部会访问p的成员变量,p是一个空指针,会运行崩溃。


 

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