【C++打怪之路Lv3】-- 类和对象(上)

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【C++打怪之路Lv3】-- 类和对象(上),C++打怪之路,c++,开发语言 

目录

面向对象和面向过程的认识

类的引入(以下以Stack为例)

 类的介绍

类的第一种定义方法

类的第二种定义方法:类的作用域

 成员变量命名规则

建议①

建议②

类的访问限定符

访问限定符的介绍

 封装

类的实例化

概念

 理解类的实例化(含图片和代码)

 类对象模型

计算类对象大小

结构体内存对齐

 this指针

this指针的引入

 this指针的特性

C语言和C++实现Stack的对比

C语言

C++ 


 

面向对象和面向过程的认识

C语言面向过程的,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。

那什么是过程?什么是对象呢?

我们在生活中举例子:比如我要去烧一壶开水

对象:我,热水壶,水,排插/插座,热水壶托盘

过程:把水接到水壶里 --> 关闭水壶盖 --> 把热水壶放到托盘中 --> 连接好插排/插座 --> 按下热水壶开关 --> 静等几分钟 -->一壶水烧开了



 

类的引入(以下以Stack为例)

在C语言中,我们学过结构体,但在C语言的结构体当中,只能由成员变量组成,回顾一下怎么用C语言实现(Stack)栈的呢?

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然而在C++当中,结构体里不仅可以定义成员变量,还可以定义成员函数,那就是“类” 

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 类的介绍

在C++当中,喜欢把struct写成class(类),什么是类?

class ClassName
{
    //由 成员变量 和 成员函数 来组成
};

注:1、class和struct相似,   2、ClassName是类的名称,

       3、名称后需跟中括号{},4、右中括号后还有分号 ( ; )


 那么在C++当中关于栈的类是怎么定义的呢?

类的第一种定义方法

在class(类)中声明和定义成员变量和成员函数(可以在class中具体实现成员函数)

注:(成员函数如果放在类体中,编译器可能会当成内联函数处理)

(关于访问权限我们在后续中会讲到,这里先做铺垫)

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类的第二种定义方法: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。

在class(类)中定义成员变量和定义成员函数,

在.cpp文件中声明成员函数  (也就是通过类和作用域限定符指定实现Stack类中的某个函数)

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 成员变量命名规则

建议①

成员变量用 _year 表示

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建议②

成员变量用 前缀(m_year) 或者 后缀(例如:year_m)来表示

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类的访问限定符

访问限定符的介绍

C++实现封装(文章下面会讲到)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。

访问限定符包括:public(公有),protected(保护),private(私有)

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注: 1、public修饰的成员在类外是直接可以访问的

        2、private修饰的成员在类外不能直接被访问(protect和private是类似的)

        3、访问权限作用域从访问权限开始到下一个访问权限出现结束

        4、 如访问没有限定符,那就到 } 结束

        5、class默认访问权限是private,struct默认访问权限是public(struct兼容C语言)



 

 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

就像上面说的 面向对象和面向过程的认识 一样

烧一壶开水,我们只需关心把水装进水壶,再按下按钮就可以了

                              并不关心开水是怎么烧开的,它的内部用什么装置和线路组成的(封装)

用户只需要与厂家提供的按钮,热水壶等显而易见直接实现的外部装置之间进行交互

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。



 

类的实例化

概念

用类类型创建对象的过程,称为类的实例化

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

打个比方:

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

类  和  对象 是 一对多的关系

一个类可以有多个对象,比方类是设计图,对象是通过设计建出来的房子,

一个设计图可以设计建造出多个类似的房子


 

 理解类的实例化(含图片和代码)

 举例:Data日期类

class Data
{
public:
	void Init(int yaer, int month, int day)
	{
		m_year = yaer;
		m_month = month;
		m_day = day;
	}

private:
	int m_year; //年
	int m_month;//月
	int m_day;  //日
};

int main()
{
	Data s1;		//定义(实例化)对象
	Data s2;		//定义(实例化)对象
	s1.Init(2024, 4, 25);
	s1.Init(2024, 4, 25);

	Data s3;		//定义(实例化)对象
	Data s4;		//定义(实例化)对象

	s1._yaer++;		//成员变量的权限为private
	s2._yaer++;
	return 0;
}

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 类对象模型

计算类对象大小

(看下面Data类,类A、B、C)

class Data
{
public:
	void Init(int yaer, int month, int day)
	{
		_year = yaer;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

class A
{};

class B
{
private:
	int a;
	char b;
};

class C
{
public:
	void D(){}
};

int main()
{
	Data d1;

	cout << sizeof(d1) << endl;
	cout << sizeof(A) << endl;
	cout << sizeof(B) << endl;
	cout << sizeof(C) << endl;
}

 怎么计算类对象的大小呢?(Data类,类A、B、C)它们的大小分别为多少?

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。

控制台输出显示 

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结构体内存对齐

详细讲解请看该篇文章:结构体超详细总结(含结构体内存对齐) 

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 this指针

this指针的引入

看一下前面提到的Data(日期类)

class Data
{
public:
	void Init(int yaer, int month, int day)
	{
		_year = yaer;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Data d1;
	Data d2;

	d1.Init(2024, 4, 27);
	d2.Init(2023, 4, 27);

	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

 现有这样一个问题,

当d1调用Init成员函数时,该函数如何知道应该设置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)

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

 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


 

 d1和d2都调用该成员函数,但结果却不同的原因是

void Print() 函数再编译器编译是 void Print(Data* const this),有一个隐藏参数this指针

d1调用函数时,是这样子来访问的:

&d1->_year、&d1->_month、&d1->_day,

此时this指针就是d1的指针,&d1是实参,Data* this是形参(局部变量),访问的是d1的对象_year,_monh,_day

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C语言和C++实现Stack的对比

C语言

共性

1、每个函数的第一个参数都是Stack*

2、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

3、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++ 

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。



 

 

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完结!!!
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“欲买桂花同载酒,终不似,少年游”。

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