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1.面向过程和面向对象初步认识
2.类的引入
3.类的定义
4.类的访问限定符及封装
5.类的作用域
6.类的实例化
7.类的对象大小的计算
8.类成员函数的this指针 1.面向过程和面向对象初步认识
C语言是面向过程的#xff0c;关注的是过程#xff0c;分析出求解问题的…目录
1.面向过程和面向对象初步认识
2.类的引入
3.类的定义
4.类的访问限定符及封装
5.类的作用域
6.类的实例化
7.类的对象大小的计算
8.类成员函数的this指针 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。
手洗衣服的过程 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。实际上在关注对象的时候过程也就完成了只是将注意力集中到对象身上这里简单理解一下就好。什么是基于是因为C继承C语言可以面向过程也可以面向对象。 2.类的引入
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。比如 之前在数据结构初阶中用C语言方式实现的栈结构体中只能定义变量现在以C方式实现会发现struct中也可以定义函数
struct Stack
{//成员函数C语言结构体不能定义函数void Init()//可以不用传参数因为在类里面可以直接访问{a nullptr;top capacity 0;}void Push(int x){if (top capacity){int newcapacity capacity 0 ? 4 : capacity * 2;int* ptr (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity);if (ptr nullptr){printf(%s, strerror(errno));}capacity newcapacity;a ptr;}a[top] x;top;}//成员变量int* a;int top;int capacity;
};
上面结构体的定义在C中更喜欢用class来代替。
3.类的定义
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为类的名字{}中为类的主体注意类定义结束时后面分号不能省略。下面的public和 private是访问限定符我们先不管它后面会讲。
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。
类的两种定义方式 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会默认为内联函数内联函数有内部链接属性当这个类被多个头文件包含时不会造成函数重定义的问题。 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:: 一般情况下更期望采用第二种方式。
成员变量命名规则的建议
我们看看这个函数是不是很僵硬 上图局部优先两个year都是函数参数year。
所以一般都建议这样 或者这样 其他方式也可以的只要让成员变量和函数参数区别开就可以。
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。 【访问限定符说明】 public修饰的成员在类外可以直接被访问 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)在继承中有区别我们后面文章会讲。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privatestruct为public(因为struct要兼容C)类内访问不受访问限定符的限制限定的是类外 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可以通过地址访问。 【面试题】 问题C中struct和class的区别是什么 解答C需要兼容C语言所以C中struct可以当成结构体使用。另外C中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的区别是struct定义的类默认访问权限是publicclass定义的类默认访问权限是private。注意在继承和模板参数列表位置struct和class也有区别后序给大家介绍。 4.2 封装 【面试题】 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。比如对于电脑这样一个复杂的设备提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入显示器USB插孔等让用户和计算机进行交互完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
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。
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。在类体外定义成员时需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域。
class Person
{
public:void PrintPersonInfo();
private:char _name[20];char _gender[3];int _age;
};// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{cout _name _gender _age endl;
} 6.类的实例化
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 int main()
{//Person只是一个类名没有示例化对象Person._age 100; // 编译失败error C2059: 语法错误:“.”return 0;
} 做个比方。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像才能实际存储数据占用物理空间 7.类的对象大小的计算
7.1 如何计算类对象的大小
class A
{
public:void PrintA(){cout_aendl;}
private:char _a;
};
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
7.2 类和对象的存储方式猜测
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。那么如何解决呢代码只保存一份在对象中保存存放代码的地址只保存成员变量成员函数存放在公共的代码段 问题对于上述三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看下
class A1
{
public:void f1(){}
private:int _a;
};
//类内仅有一个成员函数
class A2
{
public:void f2() {}
};
//空类
class A3
{};int main()
{cout sizeof(A1) endl;//4//占位 c会分配1个字节 ,表示这个类存在不存储数据只是占位表示对象存在过cout sizeof(A2) endl;//1cout sizeof(A3) endl;//1有没有成员函数大小是一样的因为成员函数在公共代码区A2 aa1;//存储什么值不重要A2 aa2;cout aa1 endl;//内存中有1个字节的空间cout aa2 endl;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。 7.3 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 【面试题】 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 可以看我之前文章自定义数据类型结构体枚举联合_西兰花也是花的博客-CSDN博客 8.类成员函数的this指针
8.1 this指针的引出
this 指针
class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year year;//不是访问类内的成员类内的只是声明是访问调用对象的成员_month month;_day day;}void Print(){cout _year / _month / _day endl;}int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Init(2023, 8, 26);d1.Print();Date d2;d2.Init(2023, 8, 27);d2.Print();return 0;
}对于上述类有这样的一个问题
Date类中有 Init 与 Print 两个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
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。
//this 指针
class Date
{
public://this在实参和形参位置不能显示写//但是在类里面可以现实的用void Init(int year, int month, int day)//3个参数还有一个隐藏的参数this指针{cout this endl;_year year;//不是访问类内的成员类内的只是声明_month month;_day day;//this-_month month;//this-_day day;//没有写this编译器会自己加上//Print();//可以调用函数前面也会自动加this-//this-Print();//成员变量和成员函数前都有this}void Print()//一个隐藏的参数this指针{cout this endl;cout _year / _month / _day endl;}int _year;//只是声明没有开辟空间int _month;int _day;
};
8.2 this指针的特性
this指针的类型类的类型 * const 例如上面的Date* const this即成员函数中不能this指针赋值。只能在“成员函数”的内部使用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。 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 答this指针是函数形参存在栈区但一般情况由编译器通过ecx寄存器传递。 2. this指针可以为空吗 答可以但是调用的成员函数内不能访问对象的成员。看下面可以代码可以理解。 1.下面程序编译运行结果是 A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:void Print(){cout void Print() endl;}private:int _a;
};int main()
{A* p nullptr;p-Print();return 0;
}
答案是C。因为没有对空指针解引用。
int main()
{A* p nullptr;A p1;//看汇编 p-Print();//这里并没有解引用p,因为Print()函数在公共代码区然后把p传递给this指针//传递this指针是直接放到寄存器中了不是压栈传参//编译器很聪明不会解引用会转换成汇编指令汇编与上面相同(*p).Print();//还是可以运行 与上面同理Print()没有在对象里面不会访问对象p1.Print(); //这里会取p1的地址//编译器比较智能老编译器可能会出错p-_a;//没有做任何事情就没有生成指令实际没有访问其他编译器可能会报错return 0;
}
汇编代码 看下面代码
class A
{
public:void Print(){cout _a endl;}private:int _a;
};int main()
{A* p nullptr;p-Print();return 0;
}
这里就会出错因为这里在成员函数内对空指针this进行了解引用。
8.3 C语言和C实现Stack的对比
1. C语言实现
用C语言实现时Stack相关操作函数有以下共性
每个函数的第一个参数都是Stack*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
2. C实现
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。
本篇结束。
