＜C++＞类和对象——应用_类和对象的应用c++-优快云博客

文章目录

1. C++封装
2. 类的作用域
3. 类的实例化
4. 类对象模型
5. this指针

1. C++封装

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

为了让大家更深入的理解C++封装的魅力，我们举stack例子讲一讲。＜数据结构＞你分得清栈和队列吗？

当初我们讲过

top意味着什么（有两种理解）

top初始化成0。top指向栈顶元素的后一个位置
top初始化成-1。top指向栈顶元素

在C++里就能通过访问限定符限制用户直接访问top，只允许用户调用成员函数来实现功能，规范使用者的权限。

class Stack
{
//想让你自由访问的设置为公有的
public:
	void Init()
	{}

	void Push(int x)
	{}

	int Top()
	{}

//不想让你直接访问的，设计为私有的
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st;
	st.Init();
	st.Push(1);
	st.Push(2);
	st.Push(3);
	st.Push(4);
	st.Push(5);

	//C语言中
	//cout << st._a[st._top] << endl;//不确定top的意义，可能存在误用
	//cout << st._a[st._top-1] << endl;//不确定top的意义，可能存在误用
	//封装后，上面的设置为private，之前直接访问的方法不可用。只能用以下调用函数的方法得到top元素
	cout << st.Top() << endl;
	return 0;
}

数据和方法封装到类里
只把想给你自由访问的设置为公有的，不想让你用就设置为私有的

一般情况，设计类，成员数据都是私有或保护的，想给你访问的函数设置为公有的，不想给你访问时私有或保护

2. 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 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域

在类里面定义的函数默认是inline函数

一般情况，短小函数可以直接在类里面定义，长一点的函数声明和定义分离

//Stack.h
class Stack
{
public:
	//在类里面定义
	//在类里面定义的函数默认是inline函数
	void Init()
	{
		_a = nullptr;
		_top = 0;
		_capacity = 0;
	}

	//在类里面声明，在类外面实现
	void Push(int x);
	int Top();
	//一般情况，短小函数可以直接在类里面定义，长一点的函数声明和定义分离

private:
	//声明和定义的区别是是否开辟了空间，这里是成员变量的声明
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

//Stack.cpp
#include<iostream>
#include"Stack.h"
using namespace std;

//在类体外定义成员，需要使用 `::` 作用域解析符指明成员属于哪个类域 
void Stack::Push(int x)
{
}
int Stack::Top()
{
	return _top;
}

3. 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

就如同上一个知识点里的注释提到：声明和定义的区别在于是否开辟了空间，那里只是成员变量的声明，在使用过程中才是它的定义，它的实例化

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
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

4. 类对象模型

4.1 类对象大小怎么求

class Stack
{
public:
	void Init()
	{
		_a = nullptr;
		_top = 0;
		_capacity = 0;
	}
	void Push(int x)
	{}
	int Top()
	{}
	
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;
	st1.Init();

	cout << sizeof(st1) << endl;//12
	return 0;
}

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？

4.2 类对象的存储方式猜测、验证

1️⃣存储方式设计一：对象中包含类的各个成员

缺陷：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。那么如何解决呢？

2️⃣存储方式设计二：只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

问题：对于上述两种存储方式，那计算机到底是按照那种方式来存储的？
我们再通过对下面的不同对象分别获取大小来分析

// 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
{};

int main()
{
	cout << sizeof(A1) << endl;//4
	cout << sizeof(A2) << endl;//1
	cout << sizeof(A3) << endl;//1
	return 0;
}

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

对于没有成员变量的类对象，编译会给它们分配1byte空间占位，表示对象存在过（能找到地址）

4.3 结构体内存对齐规则

c语言自学教程——自定义类型：结构体，枚举，联合里的结构体章节详细讲解了内存对齐规则。在这复习一下

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参数取最小）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。

5. this指针

我们先来定义一个日期类Date

class Date
{
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; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 6, 18);
	d2.Init(2022, 6, 19);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}