c++类和对象-创新互联

文章目录

• 1.面向过程和面向对象
• 2.类
• 3.类的定义
• 4.类的访问限定符
• 5.封装
• 6.类对象模型
• • 类实例化
  • 类对象大小
  • 结构体内存对齐规则
• 7.this指针
• • this指针引入
  • this指针的特性
• 8. 类的6个默认成员函数
• • 构造函数
  • 析构函数
  • 拷贝构造函数
  • 赋值运算符重载
  • 取地址和const取地址操作符重载

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什么是面向过程什么是面向对象？面向过程关注的是过程，分析出求解问题的步骤。面向对象关注的是过程中出现的人或者物，它们都可以看作是一个独立的对象，他们的动作和特征就是对象的属性和方法。
据一个有趣的例子，比如吃狗屎是面向过程而狗吃屎是面向对象。
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。同时C++是兼容C语言的所以C++同时支持面向对象和面向过程。

2.类

类由两部分构成：

• 成员变量
• 成员函数

C语言struct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。c++将struct升级为了定义类的关键字。
但是一般我们用class关键字来定义类。

3.类的定义

class className
{//成员变量
    //成员函数
};

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。

类有两种定义方式：

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. 声明定义分离，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::（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。）

4.类的访问限定符

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

public公有
protected保护
private私有

访问限定符说明：

• public修饰的成员在类外可以直接被访问 也能在类里访问
• protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问
• 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。
• class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

struct和class的区别：
区别是struct定义的类默认访问权限是public（因为C++要兼容C语言），class定义的类默认访问权限是private。

5.封装

封装、继承、多态是面向对象的三大特征
封装就是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。

封装本质上是为了更好地管理管理，让用户更方便使用类
使用访问限定符想给你访问的—设为公有，不想给你访问的—设为私有

6.类对象模型 类实例化

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。比如有一个student类，用这个student类实例化出一个叫张三的对象。这个用类类型创建对象的过程，称为类的实例化
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
student类是没有空间的，只有student类实例化出的对象才有具体的年龄。

定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它，只由实例化成对象才占用空间。

class A
{private:
    int a;
    int b;
    int c;
public:
    void print()
    {cout<< "print"<< endl;
    }
}；
int main()
{A a1;
    return 0;
}

A这个类本身不占空间，当用A实例化出一个对象a1时，a1占空间。

类对象大小

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？

类对象只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

class A
{private:
    int a;
    int b;
    int c;
public:
    void print()
    {cout<< "print"<< endl;
    }
}；
int main()
{A a1;
    A a2;
    a1.print();
    a2.print();
    return 0;
}

比如A这个类。实例化的出的两个对象a1和a2。都是独立空间，是不同变量。a1和a2调用print不同的变量可以调用同一个函数。所以成员函数没有必要放在类对象中。把成员函数放在公共代码段编译链接时就根据函数名去公共代码区找到函数的地址。

每个对象都有独立的成员变量，不同对象调用成员函数调用的是同一个成员函数，但是调用的成员变量是不同对象中的

所以一个类对象的大小，实际就是该类中成员变量大小之和， 当然要注意内存对齐，对于空类，编译器给了一个字节大小来唯一标识。

结构体内存对齐规则

• 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
• 其他成员变量要对齐到其对齐数的整数倍的地址处。 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
• 结构体总大小为：大对齐数（所有变量类型大者与默认对齐参数取最小）的整数倍。

7.this指针 this指针引入

假如现在有一个日期类

class Date
{public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{Data d1;
    Date d2;
    d1.Init(2021,5,20)；
    d2.Init(2022,5,20);
	return 0;
}

注意到一个问题没：类的成员函数，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？
这其实就是this指针的作用
在C++中，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。

//对于Init函数编译器会把上面这个函数变成以下模样
void Init(Date* this,int year,int month,int day)
    {this->_year = year;
        this->_month = month;
        this->_day = day;
    }

this指针是隐含的，是编译器编译时加上的，实参和形参位置不能显示传递和接受this指针，但是可以在成员函数内部使用this指针

通过this指针，我们就可以对不同的实例化进行初始化，哪个对象调用成员函数，成员函数中访问的就是哪个对象中的成员变量。

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

8. 类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。
空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。它们是特殊的成员函数
默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数

构造函数

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次 每次定义对象都要初始化，自己调初始化函数很麻烦而且有时可能会忘记。C++中有了构造函数，构造函数就是保证对象定义出来就被初始化了
构造函数的特征： 构造函数是特殊的成员函数，其名虽叫构造，但其主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象

1. 函数名与类名相同
2. 无返回值
3. 对象实例化时编译器自动调用对应的函数–保证对象一定会初始化
4. 构造函数可以重载 --你可以有多种初始化方式

class Date
{public:
	// 1.无参构造函数
	Date()
	{_year = 0;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	// 2.带参构造函数
	Date(int year=0, int month=1, int day=1)
	{_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void TestDate()
{Date d1; // 调用无参构造函数
	Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
}

构造函数可以重载，可以是无参、带参、全缺省、半缺省的。
一般使用全缺省的函数，可以处理没有参数的情况，默认值初始化。也可处理有参数的情况，给定值初始化。

5. 如果没有写构造函数编译器会自动生成一个默认构造函数
   对于编译器自动生成的构造函数：

• 内置类型：不做初始化处理
• 自定义类型：回去调用它的默认构造函数（不用传参就可以调用的构造函数可以是无参、全缺省、不写自动生成的）初始化

无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。
注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数

析构函数

对象在销毁时自动调用，完成对象的一些资源清理工作。
析构函数的特征：
析构函数不是完成对对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的，析构函数完成的是资源清理，比如在堆上开辟的空间

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. 无参数无返回值类型。
3. 一个类只能有一个析构函数（没有参数就不会构成重载了）。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重 载
4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。
5. 默认生成的析构函数特点：
   跟构造函数类似，内置函数不处理
   自定义类型成员回去调用他的析构函数

对于没有资源需要清理的类可以不写析构函数，自动生成的析构函数就够用了。对于栈Stack类来说，需要在堆上开辟空间的类就需要写析构函数了

~Stack()
	{		free(_array);
		_capacity = _size = 0;
		_array = nullptr;
	}

析构的顺序：析构的顺序和构造的顺序是相反的，先构造的对象后析构，后构造的对象先析构。
对象是定义在函数中，函数调用会建立栈帧，栈帧中的对象构造和析构也要符合后进先出，先构造，后析构

拷贝构造函数

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

拷贝构造函数特征：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用

传值传参，形参是实参的临时拷贝，会开辟新的空间将实参拷贝过去，此时就又会调用拷贝构造，调用拷贝构造又需要传值给形参，传值给形参又需要拷贝构造，这样依次往下，就会引发无穷递归调用

3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。
   默认生成的构造函数特点：

• 内置类型：完成按字节序的值拷贝（浅拷贝）
• 自定义类型：会调用它的拷贝构造
  默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。（浅拷贝按照字节序的值拷贝，其实就是同一个空间）

类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

赋值运算符重载

运算符重载：C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名字为：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
重载操作符必须有一个类类型参数
用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义
作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐
藏的this
.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。

赋值运算符重载：
赋值重载就是把一个对象赋值给另一个对象。它和拷贝的区别就是两个对象都要是存在的，拷贝构造则是用一个已经有的对象初始化一个还没有的对象。

1.赋值运算符重载格式

• 参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率
• 返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
• 检测是否自己给自己赋值
• 返回*this ：要复合连续赋值的含义

Date& operator=(const Date& d)
{if(this != &d)
{_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}

2. 赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数
   赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

3.用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。
注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值

如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要实现

取地址和const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。

Date* operator&()
{return this ;
}
const Date* operator&()const//注意const成员函数的写法
{return this ;
}
//将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数
//隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改

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