C++入门-程序员修炼手册-第二d-类和对象上

C++入门-程序员修炼手册-第二d-类和对象上,第1张

一,面向过程和面向过程初认识

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

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。


eg:外卖系统;

面向过程:下单,接单,送单的三个过程

面向对象:客户,商家,外卖小哥,关注的是这三个类对象之间的关系。


二,类的引入

C语言中,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

如下所示:

struct Student
{
void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
{
strcpy(_name, name);
strcpy(_gender, gender);
_age = age;
}
void PrintStudentInfo()
{
cout<<_name<<" "<<_gender<<" "<<_age<

在C++中,更喜欢用class来代替struct。


三,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。



        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。


类的两种定义方式:

        1. 声明和定义全部放在类体中,需要注意:成员函数如果在类中定义,编译器可能会将其当成内联函数处理。


        2,声明放在.h文件中,类的定义放在.cpp文件中

 一般情况下,更期望采用第二种方式。


四,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 :

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
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)
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
4. class的默认访问权限为private,struct为public(因为struct要兼容C)

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

注意: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struct的成员默认访问方式是private。


4.2,封装

面向对象的三大特性:封装、继承、多态。


封装:将数据和 *** 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:我们如何管理兵马俑呢?比如如果什么都不管,兵马俑就被随意破坏了。


那么我们首先建了一座房子把兵马俑给封装起来。


但是我们目的全封装起来,不让别人看。


所以我们开放了售票通道,可以买票突破封装在合理的监管机制下进去参观。


类也是一样,我们使用类数据和方法都封装到一下。


不想给别人看到的,我们使用protected/private把成员封装起来。


开放一些共有的成员函数对成员合理的访问。


所以封装本质是一种管理。


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,需要使用 :: 作用域解析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<
6.类的实例化 用类类型创建对象的过程,称为类的实例化

        1. 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
        2. 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
        3. 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,实例化出的对象才能实际存储数据,占用物理空间

类实例化后,存储数据才会占内存空间, 要不不占内存空间.

7.类对象模型 7.1 如何计算类对象的大小
class A1 {
public:
	void f1(){}
private:
	int _a;
};

// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
	void f2() {}
};
// 空类
class A3
{};

int main()
{
	cout << sizeof(A1) << endl;
	A1 aa;
	aa.f1();

	// 他们的大小是1,为什么呢? 大小是1,给1个byte不是为了存储数据,是占位,表示对象存在过
	A2 a2;
	A2 aa2;
	A2 aaa2;
	cout << sizeof(a2) << endl;
	cout << &a2 << endl;
	cout << &aa2 << endl;
	cout << &aaa2 << endl;

	A3 a3;
	cout << sizeof(a3) << endl;

	return 0;
}
7.2 类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 ?

只保存成员变量,成员函数存放在公共的代码段

 

对于上述两种方式,计算机到底时如何存储的,

我们通过以下代码来看;

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,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  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。


内存对齐面试题汇总:

1. 为什么要进行内存对齐

a:平台原因(移植原因):不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意 数据的,某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据,否则会抛出硬件异常。


 b:性能原因:经过内存对齐后,CPU的内存访问速度大大提升    cpu访问内存就是读取字节数的整数倍

2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐

 pragram pack(4) 设定为4字节对齐
3. 如何知道结构体中某个成员相对于结构体起始位置的偏移量

a,偏移量 = 成员自己的地址 - 结构体的地址

int num = (int)&s.student - (int)&s;

b,使用宏offsetof

格式:offsetof(结构体.结构体中的成员变量)

4. 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

 小端:低位字节序的内容放在低地址处,高位字节序内容放在高地址处

 大端:低位字节序的内容放在高地址处,高位字节序内容放在低地址处

1、不同端模式的处理器进行数据传递时必须要考虑端模式的不同

2、在网络上传输数据时,由于数据传输的两端对应不同的硬件平台,采用的存储字节顺序可能不一致。


所以在TCP/IP协议规定了在网络上必须采用网络字节顺序,也就是大端模式。


对于char型数据只占一个字节,无所谓大端和小端。


而对于非char类型数据,必须在数据发送到网络上之前将其转换成大端模式。


接收网络数据时按符合接受主机的环境接收。


8,this指针 8.1,this指针的引出
class Date
{
public:
//	// 编译会增加一个隐含的参数-> void Init(Date* this, int year, int month, int day)
//	// 1、this指针是隐含的,是编译器编译时加的,我们不能显示的在调用和函数定义中加
//	// 2、可以在成员函数中使用this指针
//	// 3、this一般是存在栈上的,不同的编译器不同,vs是使用ecx寄存器存储,传参
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		// 检查日期的合法性
		// ...
		// 成员函数中,成员前面编译器会自动加this->,你显示加也可以
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

//		this->_year = year;
//		this->_month = month;
//		this->_day = day;

		//cout << "this:" << this << endl;
	}
	void Display()
	{
		cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <

        Date类中有SetDate与Display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SetDate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 *** 作,都是通过该指针去访问。


只不过所有的 *** 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

1. this指针的类型:类类型* const
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. 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。



4.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

我们看下面的问题

// 1.下面程序能编译通过吗?
// 2.下面程序会崩溃吗?在哪里崩溃
class A
{
public:
	void PrintA()
	{
		cout << _a << endl;
	}

	void Show()
	{
		cout << "Show()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p = nullptr;
	 p->PrintA(); // 空指针 崩溃点,
	p->Show();     // 正常运行
}

 我们看到不能编过,但当我们注释空指针哪一行又可以编过,这是为什么昵?

通过this指针定义我们可以得出,printA里接受到的this指针为空,调用this指针访问数据,就会报错,

调用show函数时,没有对p这个指针解引用,所以不会报错.

1. this指针存在哪里?

        其实编译器在生成程序时加入了获取对象首地址的相关代码。


并把获取的首地址存放在了寄存器ECX中(VC++编译器是放在ECX中,其它编译器有可能不同)。


也就是成员函数的其它参数正常都是存放在栈中。


而this指针参数则是存放在寄存器中。


类的静态成员函数因为没有this指针这个参数,所以类的静态成员函数也就无法调用类的非静态成员变量

2. this指针可以为空吗?

        可以为空,当我们在调用函数的时候,如果函数内部并不需要使用到this,也就是不需要通过this指向当前对象并对其进行 *** 作时才可以为空(当我们在其中什么都不放或者在里面随便打印一个字符串),如果调用的函数需要指向当前对象,并进行 *** 作,则会发生错误(空指针引用)就跟C中一样不能进行空指针的引用
 

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原文地址: http://outofmemory.cn/langs/568273.html

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