C++ 复习总结记录二

主要内容

1、认识面向过程和面向对象

2、类的引入

3、类的定义

4、类的访问限定符及封装

5、类的作用域

6、类的实例化

7、类的对象大小的计算

8、类成员函数的 this 指针

一认识面向过程和面向对象

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

二类的引入

C 结构体中只能定义变量，C++ 结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。举例用 C 方式实现栈（结构体中只能定义变量），以 C++ 方式实现 struct 中也可以定义函数

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){_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;
}

C++ 更适用 class 来代替结构体

三类的定义

class className
{// 类体：由成员函数和成员变量组成
};  // 注意分号

class 是定义类的关键字，ClassName 是类名，{} 中是类主体，注意类定义结束时，后面分号不能省略

类体中内容称为类成员：类中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 ::

成员变量命名规则的建议，一般都是加个前缀或者后缀标识区分

class Date
{public:void Init(int year){// 这里的 year 到底是成员变量，还是函数形参呢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 mYear
};

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：用类将对象属性与方法结合在一块，通过访问权限选择性的将其接口提供给外部用户使用

【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 类似 )

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。如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束

4、class 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

C++ 兼容 C ，所以 C++ struct 可以当成结构体使用，另外C++ struct 还可以用来

定义类，和 class 定义类一样，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，后序介绍

4.2 封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态

封装定义：将数据和操作数据的方法结合，隐藏对象属性和实现细节，仅提供对外公开接口来和对象进行交互

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

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;
}

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，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空间，存储类成员变量

int main()
{Person._age = 100;   //编译失败 : error C2059: 语法错误 .return 0;
}

Person 类是没有空间，只有 Person 类实例化出的对象才有具体年龄

3、类实例化出对象就像现实中使用设计图建造房子，类就是设计图，而实例化出的对象就是实体的建筑

七类的对象大小的计算

如何计算类对象的大小

class A
{
public:void PrintA(){cout << _a << endl;}private:char _a;
};

问题：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？

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 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

类对象的存储方式

判断下面类内存大小

// 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

在 C++ 中空类会占一个字节，这是为了让对象实例能够相互区别。编译器会给空类隐含加上一个字节，这样空类实例化后就会拥有独一无二的内存地址

八类成员函数的 this 指针

8.1 引出 this 指针

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;     // 年int _month;    // 月int _day;      // 日
};int main()
{Date d1, d2;d1.Init(2022,1,11);d2.Init(2022, 1, 12);d1.Print();d2.Print();return 0;
}

对于上述类，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

8.2 this 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

this 指针本质上是成员函数的形参，存储在栈上

2、this指针可以为空吗

不可以，如下例

// 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(); //正常运行return 0;
}// 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(); //运行崩溃return 0;
}

8.3 C和 C++ 实现的 Stack 对比

C 实现

typedef int DataType;
typedef struct Stack
{DataType* array;int capacity;int size;
}Stack;void StackInit(Stack* ps)
{assert(ps);ps->array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);if (NULL == ps->array){assert(0);return;}ps->capacity = 3;ps->size = 0;
}void StackDestroy(Stack* ps)
{assert(ps);if (ps->array){free(ps->array);ps->array = NULL;ps->capacity = 0;ps->size = 0;}
}void CheckCapacity(Stack* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity * 2;DataType* temp = (DataType*)realloc(ps->array, newcapacity*sizeof(DataType));if (temp == NULL){perror("realloc申请空间失败!!!");return;}ps->array = temp;ps->capacity = newcapacity;}
}void StackPush(Stack* ps, DataType data)
{assert(ps);CheckCapacity(ps);ps->array[ps->size] = data;ps->size++;
}int StackEmpty(Stack* ps)
{assert(ps);return 0 == ps->size;
}void StackPop(Stack* ps)
{if (StackEmpty(ps))return;ps->size--;
}DataType StackTop(Stack* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));return ps->array[ps->size - 1];
}int StackSize(Stack* ps)
{assert(ps);return ps->size;
}int main()
{Stack s;StackInit(&s);StackPush(&s, 1);StackPush(&s, 2);StackPush(&s, 3);StackPush(&s, 4);printf("%d\n", StackTop(&s));printf("%d\n", StackSize(&s));StackPop(&s);StackPop(&s);printf("%d\n", StackTop(&s));printf("%d\n", StackSize(&s));StackDestroy(&s);return 0;
}

C 语言实现时，Stack 相关操作函数有以下共性：

每个函数第一个参数都是 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

C++ 实现

typedef int DataType;
class Stack
{
public:void Init(){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = 3;_size = 0;}void Push(DataType data){CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}void Pop(){if (Empty())return;_size--;}DataType Top(){ return _array[_size - 1];}int Empty() { return 0 == _size;}int Size(){ return _size;}void Destroy(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}private:void CheckCapacity(){if (_size == _capacity){int newcapacity = _capacity * 2;DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType));if (temp == NULL){perror("realloc申请空间失败!!!");return;}_array = temp;_capacity = newcapacity;}}private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
int main()
{Stack s;s.Init();s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);s.Push(4);printf("%d\n", s.Top());printf("%d\n", s.Size());s.Pop();s.Pop();printf("%d\n", s.Top());printf("%d\n", s.Size());s.Destroy();return 0;
}

C++ 中通过类可以将数据以及操作数据的方法结合，通过访问权限控制那些方法在类外可以被调用，即封装

而且每个方法不需要传递 Stack* 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