C++ 类和对象（上）

最新推荐文章于 2025-06-28 20:09:39 发布

bananawolf

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分类专栏： C++ 文章标签： c++ 开发语言

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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，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完成。

就像洗衣服这个程序，面向过程来看，应该是这样的：

找脏衣服->打开洗衣机->把脏衣服放进去->倒洗衣液->...

面向对象来看,是这样：

先找出参与的对象,人，洗衣液，洗衣机，衣服，然后找到每个对象需要完成的任务

2.类

2.1 类的定义

C语言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。

在C语言中喜欢用 struct，而在C++中更喜欢 class。

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是类的名字

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

类定义的两种方式：

1.声明和定义都放在类体里

class Time
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << _month << _day << endl;
	}

	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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

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文件里，成员函数定义放在.cpp文件里

func.h

class Time
{
public:
	void Print();

	void Init(int year, int month, int day);

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

func.cpp

#include"Func.h"

void Time::Print()
{
	cout << _year << _month << _day << endl;
}

void Time::Init(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

注意：成员函数在类外面定义的时候，成员函数名前需要加 className::

成员变量命名建议：命名成 _+名字之类的，与其它参数区分

2.2 类的访问限定符及封装

2.2.1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：public(公有) protected(保护) private(私有)

【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

struct 在C语言和C++中的区别：struct 在C中只能在结构体里定义变量，在C++中不仅可以定义变量，还可以定义函数。

在C++中 struct 和 class 的区别：struct 在C++中可以定义结构体，也可以定义类，和class定义类一样。区别是struct定义的类访问权限默认是public，而class定义的类访问权限默认是private。

在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，学了再说。

2.2.2 封装

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。

2.3 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。在类体外定义的成员，需使用“::"作用域操作符指明成员属于哪个类域。

void Time::Print()
{
	cout << _year << _month << _day << endl;
}

2.4 类的实例化

用类的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

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

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

#include"Func.h"

int main()
{
	Time time;    //类的实例化
	time.Init(2023, 10, 11);
	time.Print();
	return 0;
}

2.5 类对象模型

2.5.1 类对象的存储方式

// 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

其实，一个类的大小，只和类里面的成员变量有关，且遵循结构体内存对齐的原则

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。

类里面的成员函数，因为要被不同的对象调用，所以把这些成员函数放在了一个公共代码段。

2.5.2 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的地址处。

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

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。

1. 结构体怎么对齐？为什么要进行内存对齐？

2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐？能否按照3、4、5即任意字节对齐？

3. 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

2.6 this指针

void Init(Time* this, int year, int month, int day)
{
    this->_year = year;
    this->_month = month;//在函数体内this指针可以使用
    this->_day = day;
}

int main()
{
	Time time;
	time.Init(&time, 2023, 10, 11);
	time.Print(&time);//这些补充了隐藏的是会报错的
	return 0;
}

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。

this指针的特性

1. this指针的类型：类的类型* 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

在汇编里面可以清楚的看到。

this指针是一个形参，存在栈上，但是VS下存在ECX寄存器下。

this指针可以为空吗？

class A
{
public:
    void Print()
    {
        cout << "Print()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};

int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();
    return 0;
}

对象的地址是空指针

p->Print();
//p->Print(&对象);
//p是指向对象的指针，存着对象的地址
//传参时需要的也是对象的地址
//所以在这一步并没有空指针的解引用

class B
{
public:
    void PrintB()
    {
        cout << _a << endl;
    }
private:
    int _a;
};


int main()
{
    B* p = nullptr;
    p->PrintB();
    return 0;
}

p->PrintB();//在这一步和上面一样没有问题

p->PrintB(); 改成 (*p).PrintB();

道理是一样的，中间并没有发生解引用，在编译时就会编程前一种形式

void PrintB()          
{
    cout << _a << endl;
}

//void PrintB(B* this)          
//{
//    cout << this->_a << endl;
//}

//this接收的是空指针
//但是在this->_a这里发生了空指针解引用

因此A不会报错但B会