C++基础之类、对象一（类的定义，作用域、this指针）

目录

面向对象的编程

类的引入

简介

类的定义

简介

访问限定符

命名规则

封装

简介

类的作用域

类的大小及存储模型

this指针

简介

面向对象的编程

C++与C语言不同，C++是面向对象的编程，那么什么是面向对象的编程呢？

C语言编程，规定了编程的每一步指令，程序从上而下一步一步按照指令，最终达到想要的结果，而面向对象是另一种思路，将一件事情拆分成不同的对象，任务需要依靠对象之间的交互完成，也就是说关注模块和模块之间的关系。

类的引入

简介

类是C++中重要的概念，从C语言的结构体升级而来，C语言的结构体只能定义变量，C++中结构体不仅可以定义变量还能定义函数（成员变量/成员属性，成员函数/成员方法）

typedef int DataType;
struct Stack
{void Init(size_t capacity){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (nullptr == _array){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(const DataType& data){// 扩容_array[_size] = data;++_size;}DataType Top(){return _array[_size - 1];}void Destroy(){if (_array){free(_array);_array = nullptr;_capacity = 0;_size = 0;}}DataType* _array;size_t _capacity;size_t _size;};int main(){Stack s;s.Init(10);s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);cout << s.Top() << endl;s.Destroy();return 0;}

类的定义

C++中用class作为关键字定义类，其结构如下：

class classname
{//类体//成员变量（成员属性）//成员函数（成员方法）
}; 

访问限定符

C++中设置了访问限定符，其作用是设置类体的属性，访问限定符作用域从当前限定符开始直到下个访问限定符出现结束，如果没有访问限定符则直到类结束；

1、public 修饰的类体，可以直接被外部访问；

2、protected（保护）与private（私有）修饰的类体有同样的特征不允许被外部访问；

3、struct与class在默认的访问限定符不同，struct为了兼容c语言，默认的是public,class默认的是private。

命名规则

先看一下下面代码

class Date
{
private:int year;int month;int day;
public:void init(int year, int month, int day){year = year;month = month;day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", year, month, day);}
};

	void init(int year, int month, int day){year = year;month = month;day = day;}

这段代码阅读起来很不方便，形参与类中的成员变量无法区别，为了更好的阅读，在成员变量命名时可以加以区分；

class Date
{
private:int _year;int _month;int _day;
public:void init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);}
};

封装

简介

C++中存在多种特性，面向对象的最主要的是封装，继承，多态；

类和对象的阶段，主要是封装的特性，那么什么是封装呢？

简单的说，封装是一种管理行为，将程序的属性与方法结合在一起，隐藏对象的属性和细节，仅保留对外接口和对象进行交互，封装的特性在C++的类中体现的很明显；

class Date
{
private:int year;int month;int day;
public:void init(int year, int month, int day){year = year;month = month;day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", year, month, day);}
};int main()
{Date s;s.print();system("pause");return 0;
}

 上面的代码中，成员变量无法通过外部进行修改，只能通过init函数进行修改；

类的大小及存储模型

先看下面的代码：

class Date
{
public:int _year;int _month;int _day;void init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);}
};int main()
{Date s;printf("类的大小:%d\n", sizeof(s));system("pause");return 0;
}

上面这段代码的结果为12。为什么是12而不是20（包含两个函数的指针），这由类的存储模型决定的。

类的存储模型

 内存通常分为栈区，堆区，静态区，常量区等，（栈区的空间非常小）为了节省空间，编译器会将成员函数放在常量区（代码段）中，使用时寻找函数。

this指针

先看下面的代码及运行结果

class Date
{
private:int _year;int _month;int _day;
public:Date(int year=1, int month=1, int day=1){_year = year;_month = month;_day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);}
};int main()
{Date d1(2023,5,7);Date d2(2024, 6, 8);d1.print();d2.print();system("pause");return 0;
}

 成员函数存储在常量区，那为什么d1和d2调用时会打印出不同的结果呢？

这是因为类中的函数有一个隐藏的参数this指针。

void thisprint(Date *this)//this指针隐藏在类的函数中，不能手写，编译器自动完成

那么this指针又是什么呢？

class Date
{
private:int _year;int _month;int _day;
public:Date(int year=1, int month=1, int day=1){_year = year;_month = month;_day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);}void thisprint(){printf("this指针：%p\n", this);}
};int main()
{Date d1(2023,5,7);Date d2(2024, 6, 8);printf("d1的地址: %p\n", &d1);d1.thisprint();printf("d2的地址: %p\n", &d2);d2.thisprint();system("pause");return 0;
}

 

 通过上面代码的结果，this指针就是类的地址，那么可以由以下结论；

void print(){printf("%d-%d-%d\n", this->_year, this->_month, this->_day);}
//类能通过常量区的成员函数打印值，是通过指针调用完成的。

 为了保护this指针的值不被修改，this指针会用const修饰，写成const int * this(指针指向的值无法被修改   int * const this指针指向的变量不能被修改)；

 this指针也是存在栈区中，其作用域与生命周期随着函数的调用而产生，随着函数的销毁而消失，VS下通常优化在寄存器ecx中；

this 指针可以为空吗？

//先看下这段代码
class A
{
public:void Print(){std::cout << "Print()" << std::endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->Print();system("pause");return 0;
}
//结构体的指针为nullptr,this指针为nullptr,在调用函数时Print函数从常量区中调用，与this指针无关，所以该程序可以正常运行；

//再看下面这段代码
class A
{
public:void PrintA(){std::cout << _a << std::endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->PrintA();return 0;
}
//虽然PrintA函数被成功调用，但是因为p指向nullptr，所以_a是无法读取内存的，因此运行时程序会崩溃

类的作用域

类的作用域是{}中的部分，但是它只是虚拟的，这是因为类类似于图纸；

class Date
{
public:int _year;int _month;int _day;void init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void print(){printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);}
};namespace date
{int _year = 2023;int _month = 5;int _day = 1;
}int main()
{Date s;/*s.print();*/printf("%d-%d-%d\n", date::_year, date::_month, date::_day);printf("%d-%d-%d\n", Date::_year, Date::_month, Date::_day);//该语句无法通过编译system("pause");return 0;
}

 上面的代码中，命名空间的变量可以通过作用域运算符::来找到对应的变量，但是类中定义的变量不能通过，其原因就是类没有被真实创建，类定义的只是图纸。

事实上不光是成员属性不能使用作用域运算符，成员方法也不行，这是因为this指针，虽然类中创建了成员函数，但是类没有被创建，没有this指针，所以运行崩溃。

成员函数的创建

定义成员函数时，如果将成员函数都放在类的内部，那么阅读起来会非常麻烦，通常只在类中声明，在外部定义；

class A
{
public:void PrintA();
private:int _a=10;
};void A:: PrintA()
{std::cout << _a << std::endl;
}int main()
{A _a;_a.PrintA();system("pause");return 0;
}