【c++】类和对象（上）

一、类的定义类定义格式1、class为定义类的关键字Stack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。2、为了区分成员变量⼀般习惯上成员变量会加⼀个特殊标识如成员变量前⾯或者后⾯加_ 或者 m开头注意C中这个并不是强制的只是⼀些惯例具体看公司的要求。3、C中struct也可以定义类C兼容C中struct的⽤法同时struct升级成了类明显的变化是struct中可以定义函数⼀般情况下我们还是推荐⽤class定义类。4、定义在类⾯的成员函数默认为inline。接下来演示一个较为简单的栈类代码#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeiostream using namespace std; class Stack { public : // 成员函数 void Init(int n 4) { array (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (nullptr array) { perror(malloc申请空间失败); return; } c apacity n; top 0; } void Push(int x) { // ...扩容 array[top] x; } int Top() { assert(top 0); return array[top - 1]; } void Destroy() { free(array); array nullptr; top capacity 0; } private: // 成员变量 int* array; int capacity; int top; }; // 分号不能省略 int main() { Stack st; st.Init(); st.Push(1); st.Push(2); cout st.Top() endl; st.Destroy(); return 0; }至于针对第三点则是表示private中的成员变量为了区分会加一些特殊标识. . . private: // 为了区分成员变量⼀般习惯上成员变量 // 会加⼀个特殊标识如_ 或者 m开头 int _year; // year_ m_year int _month; int _day;经过上面两处的代码会思考到private、public是啥有啥作用事实上这是访问限定符,还有一个protected。访问限定符1、C⼀种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⼾使⽤。2、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protected和private是⼀样的以后继承章节才能体现出他们的区别。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如果后⾯没有访问限定符作⽤域就到 }即类结束。4、class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为privatestruct默认为public。5、⼀般成员变量都会被限制为private/protected需要给别⼈使⽤的成员函数会放为public。当了解了上面的知识后相信你已经懂了与类相关的一些基础知识了解过后你有没有相过其与命名空间域非常相似是的我们将其称为类域。类域1、 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。2、 类域影响的是编译的查找规则下⾯程序中Init如果不指定类域Stack那么编译器就把Init当成全局函数那么编译时找不到array等成员的声明/定义在哪⾥就会报错。指定类域Stack就是知道Init是成员函数当前域找不到的array等成员就会到类域中去查找。注意在这里声明与定义分离需要指定类域。#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeiostream using namespace std; class Stack { public : // 成员函数 void Init(int n 4); private: // 成员变量 int* array; int capacity; int top; }; // 声明和定义分离需要指定类域 void Stack::Init(int n) { array (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (nullptr array) { perror(malloc申请空间失败); return; } capacity n; top 0; } int main() { Stack st; st.Init(); return 0; }此时或许你还有疑问在主函数中拿到类中的数据是怎样实现的。直接用 类名对象即上买你的Stack st其中st为类的对象即类的实例化。二、实例化实例化概念1、⽤类类型在物理内存中创建对象的过程称为类实例化出对象。2、类是对象进⾏⼀种抽象描述是⼀个模型⼀样的东西限定了类有哪些成员变量这些成员变量只是声明没有分配空间⽤类实例化出对象时才会分配空间。3、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。打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设计图规划了有多少个房间房间⼤⼩功能等但是并没有实体的建筑存在也不能住⼈⽤设计图修建出房⼦房⼦才能住⼈。同样类就像设计图⼀样不能存储数据实例化出的对象分配物理内存存储数据。再来一个例子#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeiostream using namespace std; class Data { public: void init(int year, int month, int day) { _year year; _month month; _day day; } void print() { cout _year / _month / _day endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Data d1; Data d2; d1.init(2026, 4,2); d1.print(); d2.init(2026, 4,3); d2.print(); return 0; }如上述的代码中的d1、d2就是Date的两个对象。2.2 对象大小在了解了类的基本结构后你是不是有过想法既然其与结构体类似那么类的对象大小得怎么求你是的也是依据内存对齐原则内存对⻬规则1、 第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。2、其他成员变量要对⻬到某个数字对⻬数的整数倍的地址处。3、注意对⻬数 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员⼤⼩的较⼩值。4、VS中默认的对⻬数为85、 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩的整数倍。6、如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数含嵌套结构体的对⻬数的整数倍如下例题class Data { public: void print() { cout _ch endl; } private: char _ch; int i; };首先char字节1 系统8 较小的是1然后int字节4 系统8 较小的是4如下图左侧至于上图右侧则为没有经过内存对齐的其是错误的形式因为cpu在读取内存时字节不是随意读取的是有国定的位置。要注意还有两种特殊情况class B { public: void Print() { //... } }; class C {};上⾯的程序运⾏后我们看到没有成员变量的B和C类对象的⼤⼩是1为什么没有成员变量还要给1个字节呢因为如果⼀个字节都不给怎么表⽰对象存在过呢所以这⾥给1字节纯粹是为了占位标识对象存在。三、this指针1、 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和Print函数时该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢那么这⾥就要看到C给了⼀个隐含的this指针解决这⾥的问题2、 编译器编译后类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置增加⼀个当前类类型的指针叫做this指针。⽐如Date类的Init的真实原型为 void Init(Date* const this, int year,int month, int day)3、 类的成员函数中访问成员变量本质都是通过this指针访问的如Init函数中给_year赋值 this-_year year;4、C规定不能在实参和形参的位置显⽰的写this指针(编译时编译器会处理)但是可以在函数体内显⽰使⽤this指针。就好比前面写的日期类中void Init(int year, int month, int day其原型为void Init(Date* const this, int year, int month, int day)在函数中实现时 _year year; 原型为// this-_year year;在调用时d1.Init(2024, 3, 31);原型为d1.Init(d1, 2024, 3, 31)经过这些初步的c知识的积累进行一下stack在c与c中代码的对比四、C和C语⾔实现Stack对⽐⾯向对象三⼤特性封装、继承、多态下⾯的对⽐我们可以初步了解⼀下封装。通过下⾯两份代码对⽐我们发现C实现Stack形态上还是发⽣了挺多的变化底层和逻辑上没啥变化。1、 C中数据和函数都放到了类⾥⾯通过访问限定符进⾏了限制不能再随意通过对象直接修改数据这是C封装的⼀种体现这个是最重要的变化。这⾥的封装的本质是⼀种更严格规范的管理避免出现乱访问修改的问题。当然封装不仅仅是这样的我们后⾯还需要不断的去学习。2、 C中有⼀些相对⽅便的语法⽐如Init给的缺省参数会⽅便很多成员函数每次不需要传对象地址因为this指针隐含的传递了⽅便了很多使⽤类型不再需要typedef⽤类名就很⽅便3、在我们这个C⼊⻔阶段实现的Stack看起来变了很多但是实质上变化不⼤。等着我们后⾯看STL中的⽤适配器实现的Stack⼤家再感受C的魅⼒c实现stack代码#includestdio.h #includestdlib.h #includestdbool.h #includeassert.h typedef int STDataType; typedef struct Stack { STDataType* a; int top; int capacity; }ST; void STInit(ST* ps) { assert(ps); ps-a NULL; ps-top 0; ps-capacity 0; } v oid STDestroy(ST* ps) { assert(ps); free(ps-a); ps-a NULL; ps-top ps-capacity 0; } v oid STPush(ST* ps, STDataType x) { assert(ps) // 满了 扩容 if (ps-top ps-capacity) { int newcapacity ps-capacity 0 ? 4 : ps-capacity * 2; STDataType* tmp (STDataType*)realloc(ps-a, newcapacity * sizeof(STDataType)); if (tmp NULL) { perror(realloc fail); return; } p s-a tmp; ps-capacity newcapacity; } p s-a[ps-top] x; ps-top; } b ool STEmpty(ST* ps) { assert(ps); return ps-top 0; } v oid STPop(ST* ps) { assert(ps); assert(!STEmpty(ps)); ps-top--; } S TDataType STTop(ST* ps) { assert(ps); assert(!STEmpty(ps)); return ps-a[ps-top - 1]; } i nt STSize(ST* ps) { assert(ps); return ps-top; } i nt main() { ST s; STInit(s); STPush(s, 1); STPush(s, 2); STPush(s, 3); STPush(s, 4); while (!STEmpty(s)) { printf(%d\n, STTop(s)); STPop(s); } S TDestroy(s); return 0; }C实现Stack代码#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #includeiostream #includeassert.h using namespace std; typedef int STDataType; class Stack { public : // 成员函数 void Init(int n 4) { _a (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n); if (nullptr _a) { perror(malloc申请空间失败); return; } _capacity n; _top 0; } void Push(STDataType x) { if (_top _capacity) { int newcapacity _capacity * 2; STDataType* tmp (STDataType*)realloc(_a, newcapacity * sizeof(STDataType)); if (tmp NULL) { perror(realloc fail); return; } _a tmp; _capacity newcapacity; } _a[_top] x; } void Pop() { assert(_top 0); --_top; } bool Empty() { return _top 0; } int Top() { assert(_top 0); return _a[_top - 1]; } void Destroy() { free(_a); _a nullptr; _top _capacity 0; } private: // 成员变量 STDataType* _a; size_t _capacity; size_t _top; }; int main() { Stack s; s.Init(); s.Push(1); s.Push(2); s.Push(3); s.Push(4); while (!s.Empty()) { printf(%d\n, s.Top()); s.Pop(); } s .Destroy(); return 0; }从代码上可以很直观的看出c的实现更加便捷与简便等到后面学了更多c知识会更加简洁。感谢观看