【C++】类和对象(上) —— this指针

news/2025/2/5 14:45:40/

类与对象

  • 1.面向过程和面向对象初步认识
  • 2.类的引入
  • 3.类的定义
  • 4.类的访问限定符及封装
    • 4.1 访问限定符
    • 4.2 封装
  • 5.类的作用域
  • 6.类的实例化
  • 7.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
  • 8.this指针
    • 8.1 this指针的引出
    • 8.2 this指针的特性
  • 写在最后

1.面向过程和面向对象初步认识

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。
在这里插入图片描述

C++是基于面向对象的(面向过程和面向对象混编 —— 因为C++兼容C),关注的是类对象以及对象间的关系,将一件事情拆分成不同的对象,靠对象之间的交互完成 ———— 就是类的设计以及关系
在这里插入图片描述

2.类的引入

C++兼容了C中结构体的用法,同时struct在C++中也升级成了类

C++类和结构体不同的是,类里面除了可以定义变量,还可以定义方法/函数

#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;struct Stack
{//成员函数//缺省参数 —— 这里只是举例子,实际栈不会这么写void Init(int array = 1, int capacity = 1, int size = 1){_array = (int*)malloc(sizeof(int)* capacity);if (nullptr == _array){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}//拷贝构造void Push(const int& data){// 扩容_array[_size] = data;++_size;}//成员变量int* _array;int _capacity;int _size;
};int main()
{Stack s1;  //Stack既是类名也是类型s1.Init();s1.Push(1);return 0;
}

对于上面结构体的定义,C++中更喜欢用class来代替

3.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,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。
    在这里插入图片描述
  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::

在这里插入图片描述
一般情况下,我们都是用第二种方法

4.类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

在这里插入图片描述
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++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

面向对象的三大特性: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(private / protected)对象的属性和实现细节,仅对外公开(public)接口来和对象进行交互。

⚡ 封装本质上是一种更好的严格管理;不封装是自由的管理

  1. 把数据和方法都放到一起,类里面(把你圈起来)
  2. 访问限定符 —— 可以给你访问的定义成公有,不想给你访问的定义成私有/保护

举个栗子:
我们如果想取栈顶数据在C语言里我们有时会搞错,因为我们不知道底层实现

在这里插入图片描述
这种方式不仅不安全,而且还需要我们的使用人员了解底层原理,非常不友好

C语言 ——> 没办法封装 既可以规范的使用函数访问数据,也可以直接访问数据————不规范
C++ ———> 封装 必须规范使用函数来访问数据,不能直接访问数据 ———— 规范

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;
}

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

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. 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

在这里插入图片描述
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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

7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

【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?
在这里插入图片描述
说明计算类的对象的大小 —— 只看成员变量。且要考虑内存对齐,C++内存对齐规则和C一样

那么成员函数放在了哪里呢?

7.2 类对象的存储方式

在这里插入图片描述
!!!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

8.this指针

8.1 this指针的引出

我们先来一段代码

class Date {
public:void Init(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 d1;d1.Init(2001, 11, 24);Date d2;d2.Init(2002, 4, 5);d1.PrintDate();d2.PrintDate();return 0;
}

对于上述类,有这样的一个问题:
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,当d1调用Init函数时怎么准确的把参数传过去,并且设置的是d1对象,而不是d2对象呢?
在C语言中我们都得传结构体的地址。

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
    在这里插入图片描述
    【面试题】:

this指针存在哪里?
一般情况下是在栈(形参),vs把它放到了寄存器ecx中,这样this访问变量提高效率(优化取决于编译器)

在这里插入图片描述

注:

1. p是空指针,但是空指针并不是语法错误,编译器检查不出来p调用成员函数不会编译报错
2. p作为实参传给隐藏的this指针时,只有解引用空指针时,程序会崩溃
3. p调用成员函数,会有错觉空指针报错,可是我们要看出本质来,成员函数并不是放在对象里,而是编译的时候就call 公共代码区的函数

写在最后

能看到这里的都是认真学的佬!
这也算是C++中重要的部分了,如果认真看完以上部分,肯定有所收获。
在这里插入图片描述


http://www.ppmy.cn/news/22276.html

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