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C++学习之类和对象_1

article 2025/10/6 11:34:08

1. 面向过程与面向对象

C语言是面向过程的，注重过程，通过调用函数解决问题。
比如做番茄炒蛋：买番茄和鸡蛋->洗番茄和打鸡蛋->先炒蛋->把蛋放碟子上->炒番茄->再把蛋倒回锅里->加调料->出锅

而C++是面向对象的，注重对象之间的交互。在做番茄炒蛋这个过程中大致分为以下几个对象：食材（番茄与鸡蛋），炒菜设备（锅、电磁炉、铲子等），调料（油、盐、糖），碟子。我们只关注各个对象的交互，不关注电磁炉怎么打开及关闭，不关注调料怎么放等过程。

2. 类的引入

C语言的结构体中只能定义变量，在C++中的结构体不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如在实现栈上，C语言的结构体只能定义变量，而在C++上还能放入函数定义。

struct stack
{int* _a;int _top;int _capacity;void init(int default_capacity = 4); //声明void push(int x){_a[_top] = x;_top++;}void pop(){_top--;}int get_top(){if (_top < 0)return -9999;return _a[_top - 1];}void destroy(){free(_a);}
};int main()
{struct st;st.init();st.push(1);st.push(2);st.push(3);st.push(4);cout << st.get_top() << endl;st.pop();cout << st.get_top() << endl;st.pop();cout << st.get_top() << endl;st.pop();cout << st.get_top() << endl;st.pop();st.destroy();return 0;
}

在C++中，更喜欢用类来替代结构体

3. 类的定义

3.1 语法：

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。
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。

3.2 类的两种定义方式

声明和定义全部放在类内

class stu_info
{
private:char _name;int _age;char _gender;int _class;public:void show_info(){cout << "姓名：" << _name << "年龄：" << _age << "性别：" << _gender << "班级：" << _class << endl;}
};

声明在类内(xx.h)，成员函数放在类外(xx.c)定义（或者部分类内，部分类外）

xx.h

class stack //类有权限功能
{
private: //私有，只能在类内使用//成员变量，建议前面加个_,用于区分函数的形参int* _a;int _top;int _capacity;public: //公有，类外也可以使用//成员函数, 在变量之前或之后都可以，因为类域是一个整体// 类里面的函数也可以声明定义分离void init(int default_capacity = 4); //类内声明void push(int x) // 在类内定义的函数默认是inline{_a[_top] = x;_top++;}void pop(){_top--;}int get_top(){if (_top < 0)return -9999;return _a[_top - 1];}void destroy(){free(_a);}
};

xx.c

void stack::init(int default_capacity) //类外定义，要指定类域
{int* temp = (int*)malloc(sizeof(int) * default_capacity);if (temp == nullptr){perror("malloc fail.");return;}_a = temp;_top = 0;_capacity = default_capacity;
}

一般我们希望采用第二种形式。
成员命名规则建议：尽量让每个成员变量名前面都加下划线，以防跟成员函数名冲突，具体看项目要求。

4. 类的访问限定符和封装

4.1 访问限定符

用类将对象的属性和方法（成员函数）结合在一起，让对象更加完善，通过配置过的访问权限，有选择性地将接口提供给外部用户使用。
在这里插入图片描述
注意：

public修饰的成员可以在类外被访问；
protect与private修饰的成员只能在类内被访问（在外定义的成员函数也可以访问）
访问权限从第一个访问限定符开始，直到遇到下一个访问限定符
如果最后一个访问限定符直到 } 结束也没有其它访问限定符，那么其中包含的成员的访问权限都取决于这个访问限定符
在使用class时，若未标明访问限定符，则默认访问权限是private，而struct的默认访问权限是public，这是为了兼容C语言而设定的。

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

4.2 类的封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

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，为了给用户更好地使用类。

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。
如果在类内声明，类外定义成员函数时，要加上域作用限定符，指定类域，如下：

返回类型类名::函数名(形参)

void stack::init(int default_capacity) //类外定义，要指定类域
{int* temp = (int*)malloc(sizeof(int) * default_capacity);if (temp == nullptr){perror("malloc fail.");return;}_a = temp;_top = 0;_capacity = default_capacity;
}

6. 类的实例化

用类类型创建对象的过程被称为类的实例化。
类就好比一张房屋设计图纸，而对象就如同经这张图纸设计出来的房屋。
类并没有被实际分配空间，但对象却有。
一个类可以实例化出多个对象，占用实际的物理空间，存储类成员变量。

7. 类的对象大小的计算

一个类的大小实际上就是类中成员变量决定的，同时也要考虑内存对齐。(成员函数不计入)
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。

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。

8. 类成员函数的this指针

8.1 this指针的引出

创建一个日期类：

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << this->_year << "-" << _month << "-" << _day << endl; //this类型是 Date* const this，不可修改指向//this指针本身隐藏了，不能在形参和实参上显示传递//this指针放在哪？this是形参，所以是放在栈内，在函数调用的栈帧内}int _year;	// 年int _month;	// 月int _day;	// 日
};

这个类中有两个函数Init与Print，我们在调用这两个函数的时候，发现少了1个参数，这个参数就是对象，如果少了这个对象，那我们调用了之后到底会有什么结果？那肯定是编译报错。所以，我们有理由认为：类的成员函数肯定隐藏了一个参数，这个参数是指向对象本身的！

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的类型：类的类型* const；即不能自行修改this的指向！
this指针只能在成员函数内使用；
this指针本质上是成员函数的形参，当对象调用成员函数时，将对象地址传给this形参，即对象不存储this指针；
this指针是成员函数第一个形参，由编译器自动传递，不需要用户传递。

int main()
{Date d1, d2;d1.Init(2022, 1, 11);d2.Init(2022, 1, 12);d1.Print(); // this指针起作用，实际上是Print(&d1)d2.Print(); // 所以这里即使用同样的函数，但却可以显示不同结果//错误写法：//Date::_day; //声明不是实的，设计图不能住人//d1::_day; //::为域作用限定符，对象不是域//Date::Init(); //Date是类域return 0;
}