从C到C++ | 类和对象(上)

目录

类的引入

类的定义

类的访问限定符

类的定义方式

类的作用域

类的实例化

this指针

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类的引入

C语言的struct结构体中只能定义成员变量，在C++中，struct结构体不仅能定义成员变量，还能定义成员函数。比如，在C语言中，实现一个顺序表，我们需要定义一个结构体，结构体里面存成员变量，结构体外定义功能函数：

typedef int SLDateType;
typedef struct SeqList
{
	SLDateType* a;
	int size;
	int capacity;
}SL;

//开辟顺序表
void SeqListInit(SL* s);
//销毁顺序表
void SeqListDestroy(SL* s);
//检查顺序表容量
void SeqListCheckCapacity(SL* s);
//打印顺序表
void SeqListPrint(SL* s);
// 对数据的管理:增删查改 
void SeqListPushBack(SL* s, SLDateType x);
void SeqListPushFront(SL* s, SLDateType x);
void SeqListPopFront(SL* s);
void SeqListPopBack(SL* s);

// 顺序表查找
int SeqListFind(SL* s, SLDateType x);
// 顺序表在pos位置插入x
void SeqListInsert(SL* s, int pos, SLDateType x);
// 顺序表删除pos位置的值
void SeqListErase(SL* s, int pos);

然而在C++中，我们可以这样实现：

struct SeqList
{
    typedef int SLDateType;
    
    //以下是成员函数

    //开辟顺序表
    void Init();
    //销毁顺序表
    void Destroy();
    //检查顺序表容量
    void Capacity();
    //打印顺序表
    void Print();
    // 对数据的管理:增删查改 
    void PushBack(SLDateType x);
    void PushFront(SLDateType x);
    void PopFront();
    void PopBack();

    // 顺序表查找
    int Find(SLDateType x);
    // 顺序表在pos位置插入x
    void Insert(int pos, SLDateType x);
    // 顺序表删除pos位置的值
    void Erase(int pos);
	
    // 成员变量
    SLDateType* a;
	int size;
	int capacity;
};

通过直观的对比，我们可以发现：

1.在C++中，函数可以写在结构体里，可以称其为结构体的成员函数。

2.在C++中，函数参数列表中不用再传结构体本身。

3.在C++中，函数的名称可以不用再害怕冲突，例如Print打印成员变量的函数，在结构体里可以命名为Print，结构体外也可以定义一个名为Print()的函数，结构体里的函数和结构体外的函数不冲突。

而上面的结构体，在C++中更喜欢用class代替，并且在C++中更喜欢将其称为“类”。

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类的定义

class ClassName
{
    // 类的成员
};

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。

上面的结构体，用类来定义则是：

class SeqList
{
    typedef int SLDateType;
public:
    //开辟顺序表
    void Init();
    //销毁顺序表
    void Destroy();
    //检查顺序表容量
    void Capacity();
    //打印顺序表
    void Print();
    // 对数据的管理:增删查改 
    void PushBack(SLDateType x);
    void PushFront(SLDateType x);
    void PopFront();
    void PopBack();

    // 顺序表查找
    int Find(SLDateType x);
    // 顺序表在pos位置插入x
    void Insert(int pos, SLDateType x);
    // 顺序表删除pos位置的值
    void Erase(int pos);
private:
    // 成员变量
    SLDateType* a;
	int size;
	int capacity;
};

class的定义方式和struct的相比，可以很明显得发现class的定义方式了"public"和"private"，这其实是“类的访问限定符”。

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类的访问限定符

C++类的访问限定符有三种：{

? ? ? ? public(公有)

? ? ? ? protected(保护)

? ? ? ? private(私有)

}

• 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(此处protected和private是类似的)
• 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。
• 若类的结构体里没有声明访问限定符，则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

在实际运用中，用到的大多数是public与protected限定符，private很少用到。

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类的定义方式

类有两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中，要注意的是，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。?

//test.h 类的声明和定义

class test
{
  public: 
      void print()
      {
          std::cout << " 声明和定义全部放在类体中 " << std::endl;
      }
};

?2.声明和定义分离，类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名:: 。

//test.h 类的声明
#include <iostream>
class test
{
  public: 
      void print();
};

// test.cpp 类的定义
#include "test.h"

void test::print()
{
    std::cout << "类的声明和定义分离" << std::endl;
}

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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。在类体外定义成员时，需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域。

// 这里以定义类的函数PeintPersonInfo的执行体为例

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 << endl;
}

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类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。

• 类是对对象进行描述的，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；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类来描述具体学生信息。
• 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

  class Person
  {
  public:
      char _name[20];
      char _gender[3];
      int _age;
  };
  
  int main()
  {
      Person._age = 100;    // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
      return 0;
  }

  Person类定义完后是没有空间的，只有将其实例化出对象后才能给其成员赋值，就像这样：

class Person
{
public:
    char _name[20];
    char _gender[3];
    int _age;
};

int main()
{
    Person man;
    man._name = "Jack";
    man._gender = "man";
    man._age = 100;   
    return 0;
}

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。

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this指针

this指针的引用：

首先定义一个日期类Date

class Date
{ 
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;    // 年 
    int _month;   // 月
    int _day;     // 日 
};

 

int main()
{

 Date d1, d2;
 d1.Init(2022,1,11);
 d2.Init(2022, 1, 12);
 d1.Print();
 d2.Print();

 return 0;
}

对于上述类，有这样的一个问题： 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 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。

this指针的特性：

• this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。?
• 只能在“成员函数”的内部使用
• 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。

?以上面日期类Date的Print()成员函数为例，编译器在处理时，会将Print()成员函数处理为:

void Print(Date* const this)
{
    cout << this->_year << "-" << this->_month << "-"<< this->_day <<endl;
}