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前言
接上次简单的介绍了下C++的基础概念,接下来主要讲解C++的类和对象
一、类——class
什么是类,类有什么用,在使用类的时候有什么注意事项?
自己理解:类是C++里用来规划的一个作用域,其中有成员变量和成员函数;有三个关键字来对变量和函数起修饰作用,分别是public,private和protected,最后一个用的比较少。
较正式的定义:
class className
{
};
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。 类中的元素称为类的成员:类中的数据称为类的属性或者成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。
二、类的一些其他特性
1.类的访问限定符合封装
- C++实现封装的方式:用类将对象的属性和方法结合在一块,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
2.1 public修饰的成员在类外可以直接被访问; 2.2 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); 2.3 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; 2.4 class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C);
想一想:C++中struct和class的区别?(待会提供答案)
2.封装
什么是封装?封装有什么用? 封装:将数据和操作数据的方法有机结合;隐藏对象的使用和实现细节,仅对外公开接口来和对象进行交互。封装的本质是一种管理,是一种提高代码安全性的措施,外部成员无法访问内部变量(特殊条件下可以,不过这就破坏了封装的本质,一般不用)。
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。在类外定义成员,需要使用::作用域解析符指定该成员属于哪个类。
class Person
{
public:
void PrintPersonInfo();
private:
char _name[20];
char _gender[3];
int _age;
};
void Person::PrintPersonInfo()
{
cout<<_name<<" "_gender<<" "<<_age<<endl;
}
3.类的实例化
- 类只是一个模型一样的东西,限定了类有哪些成员,定义一个类并没有实际的内存空间来存储它
- 一个类可以实例化多个对象,实例化出的对象,占用实际的物理空间,存储类成员变量
- 定义类就好比我们的设计图纸,还没有实物,而实例化就好比把图纸变成真正存在的建筑物,但需要注意的是这些建筑物是同一份图纸做出来的,只不过里面的家具因使用者的不同而不同。
3.如何计算类的大小
C++计算类的大小和C语言中计算struct的大小类似
首先都遵从内存地址对齐原则,然后成员函数是不计算在内的,因为在编译器处理后,成员变量和成员函数是分离的。成员函数还是以一般的函数一样的存在。a.fun()是通过fun(a.this)来调用的。所谓成员函数只是在名义上是类里的。还有对于空类,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
问题思考:
- 结构体怎么对齐? 为什么要进行内存对齐
- 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐
- 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
4.this指针
什么是this指针,this指针有什么用?
class Date
{
public :
void Display ()
{
cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
}
void SetDate(int year , int month , int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private :
int _year ;
int _month ;
int _day ;
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.SetDate(2018,5,1);
d2.SetDate(2018,7,1);
d1.Display();
d2.Display();
return 0;
}
对于上述代码,两个类在调用同样的函数时,是怎么区分的?针对此问题,C++特意引入了this指针来解决这一问题,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。
对于this指针有以下特性需要注意:
- this指针的类型:类类型* const (比如 Date * const)
- 只能在“成员函数”的内部使用
- this指针本质上其实是一个成员函数的形参,是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(用户也可以写出来,不过大都没事必要)
4.简答题答案
-
C++中struct和class的区别? C++需要兼容C语言,所以C++中struct可以当成结构体去使用。另外C++中struct还可以用来定义类。 和class是定义类是一样的,区别是struct的成员默认访问方式是public,class是的成员默认访问方式是 private。 -
结构体怎么对齐? 为什么要进行内存对齐? 结构的首地址必须是结构内最宽类型的整数倍地址;另外,结构体的每一个成员起始地址必须是自身类型大小的整数倍(需要特别注意的是windows下是这样的,但在linux的gcc编译器下最高为4字节对齐),否则在前一类型后补0。 首先需要知道的是:CPU每次从内存中取出数据或者指令时,并非想象中的一个一个字节取出拼接的,而是根据自己的字长,也就是CPU一次能够处理的数据长度取出内存块,比如32位处理器将取出32位也就是4个字节的内存块进行处理。这里有一个问题:是只需要两个字节怎么办?答案是还是取出4个字节,然后内存处理器会帮忙完成数据挑拣在传送给CPU。因此,系统需要进行内存对齐,从而提高CPU处理速率,而这项任务就交给编译器进行相应的地址分配和优化,编译器会根据提供参数或者目标环境进行相应的内存对齐。 -
如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐? 运用pack关键字修改。 -
. 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? 大小端是数据在内存中的存储方式 大端:数据的低位存储在内存的高地址; 小端:数据的低位存储在内存的低地址; 我们令int i=1;然后在输出i的地址,如果输出为1怎为小端,输出为0,则为大端; 暂时没有遇到过。
总结
C++引入类来囊括成员变量和成员函数,同时用限定词来做修饰,极大的丰富了C++所能包括的对象,同时也起到了一定的保护作用,相对于C语言的struct来说,有很大的改进之处。接下来还有很长一段路要走,加油。
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