C++初阶--类和对象（上）

最新推荐文章于 2025-04-12 23:00:52 发布

qx LIU 2000

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分类专栏：基础语法笔记 C\C++ 文章标签： c++ 类封装编程语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Iiverson2000/article/details/117228772

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本文深入探讨C++中的面向对象特性，包括面向过程与面向对象的区别，类的引入、定义及访问限定符，强调封装的概念。讲解了类的作用域、实例化过程，以及类对象的存储方式和内存对齐规则。此外，还详细阐述了this指针的作用，解答了相关面试题，帮助理解C++中对象的内部工作机制。

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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。
C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事拆分为不同的对象，靠对象之间的交互完成。

举例：外卖系统
面向过程：下单、接单、送餐等过程
面向对象：客户、商家、骑手等对象。

2.类的引入

c语言中，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。
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3. 类的定义

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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的；
类中的元素称为类的成员：类中的数据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，需要注意：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。
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2.声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件中

4. 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：用类将对象的属性与方法结合在一起，让对象更加完善，通过访问权限选择性将其接口提供给外部的用户使用。
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访问限定符说明
1.public修饰的成员在类外可直接被访问
2.protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问
3.访问权限作用域从该访问权限符出现的位置开始到下一个访问权限符出现为止
4.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。
【面试题】
问题：C++中struct和class区别是什么？
答：c++需要兼容c语言，所以c++中struct可以当作结构体去使用，另外c++中struct还可以用来定义类。
和class定义是一样的，区别是，struct的成员默认访问方式是public，class是private。

4.2 封装

【面试题】面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
当然还有抽象、反射等其他特性。
在类和对象阶段，我们只研究类的封装特性，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。
封装本质是一种管理。

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，需要使用“::”作用域解析附指明成员属于哪个类域。
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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.类只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。
3.类定义就像设计图，类实例化后才能存储数据，占用物理空间。

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7. 类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

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7.2 类对象的存储方式猜测

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只保存成员变量，成员函数存放在公共代码段。

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对于上述两种存储方式，计算机到底按照哪种方式来进行存储的呢？

结论：一个类的大小，实际就是该类中“成员变量” 之和，当然也要进行内存对齐，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。

7.3 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某个数字（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：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐数取最小）的整数倍。
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。

【面试题】
5. 结构体怎么对齐？为什么要进行内存对齐？

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6.如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐

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7.什么是大小端？如何测试某台机器是大端还是小端，有没有遇到过要考虑大小端的场景.

8. this指针

8.1 this指针的引出

我们先来定义一个日期类Date
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对于上述类，有这样一个问题：
Date类中有两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当s1调用SetDate函数时，该函数是如何知道应该设置s1对象，而不是s2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），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

this指针的类型：类类型 * const
只能在“成员函数”的内部使用
this指针本质上其实是一个成员函数的形参，是对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给this形参，所以对象中不储存this指针。
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？
2.this指针可以为空吗？