《C++深度解构02》类和对象(上)——定义规范、内存对齐与 this 指针全解

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一、 类的定义与基本结构

1.1类定义格式(class和struct)

类的定义与C语言中的结构体定义格式类似,并且C++中兼容C所以,用struct也可以创建类

cpp 复制代码
class 类名
{
	成员变量
	
	成员函数
};

C++中将变量和函数封装放到一起构成了类

  • 成员变量
  • 成员函数

小tips:为了区分普通变量和成员变量,我们一般在成员变量前加一个_来区分

cpp 复制代码
class A
{
	//成员函数
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << _month << _day;
	}

	//成员变量
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

习惯上我们将成员函数放在上,成员变量放在下创建

注意:

创建的类相当于C语言中的函数声明,没有对象这个实体,所以也没有开辟空间,后续创建了实体------对象才会开辟空间。

struct也可以创建类,但是和class相比略有差距

  • C++中,struct无需再通过typedef来重命名,无需再带上struct直接使用结构体名就可以代表类型,C++兼容C所以即使写typedef也正确
  • 不给定访问限定情况,class定义的类访问限定权限默认是private (私有),struct定义的类的访问限定权限默认public(公有)

1.2访问限定符

  • public(公有)
  • private(私有)
  • protected(保护)

在目前阶段,private和protected的功能一致,就是在类外无权限访问,但是在类内可以随意访问,public则是在类内外都可以任意访问。

通常情况,我们只对外提供函数接口,所以成员变量一般都是private或者protected,成员函数为public

1.3类域

在C++入门基础中我们了解到,域分为函数局部域,全局域,命名空间域,类域四种 ,类的所有成员都在类域中,域外需要访问时,要使用 :: 域限定作用符

在类中函数声明和定义也可以分离,但是分离后在类外需要 :: 来访问

cpp 复制代码
struct A
{
public:
	//函数声明
	void Init(int year, int month, int day);

	void Print()
	{
		cout << _year << _month << _day;
	}

private:

	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
//类外访问,域限定作用符访问
void A::Init(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

二、对象的实例化与内存模型

2.1实例化的概念

定义:

形象比喻: 类像是建造房子的图纸,对象就是按照图纸建造的房子,一张图纸可以建造许多房子

类是对象的模板,而对象是类的实例化

对象的创建和使用方式与结构体的使用方式完全一致,直接使用类型名创造对象,需要访问对象内的成员则使用成员访问运算符访问(. 和 ->(指针类型))

cpp 复制代码
class A
{
public:
	//成员函数
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

private:
	//成员变量
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	A a;
	a.Init(100, 20, 30);
	a.Print();
	return 0;
}

类的创建并不会为其分配内存空间,只有实例化对象时,才会有内存空间的分配

2.2对象大小的计算

我们说结构体的使用方法与类和对象的使用方法一致,那么存储对象的方式是不是也是异曲同工之妙呢?

想像一个场景,我们利用类实例化了100个对象,每个对象都是独立的数据空间,成员变量有所不同,所以这100个对象中的每一个成员变量都存储在自己的对象中,但是每个对象中的成员函数都是相同的,而且函数被编译后是一段指令,对象内无法存储,所以如果每个成员函数都分别存在自己的对象中,那么100个对象的内存大小是相当大的,函数的执行逻辑都是相同的,对象中的成员函数不存在对象内,而是只保存一份,代码指令保存在" 代码段 "中

内存对齐规则

cpp 复制代码
class Hy
{
public:
	void print()
	{
		cout << "print()" << endl;
	}
private:
	char _a;
	int _b;
};

char类型值从地址偏移量为0的位置开始存放,char的大小为1小于vs默认对齐数,故占用1个字节位置,int类型值对齐数为4,对齐到最近的整数倍,即从偏移量为4的的位置开始存放,(中间三个字节依次填充)然后他的大小为4字节,整体加下来为8字节,是最大对齐数4的倍数,所以这个对象的大小为8字节

特殊情况:

cpp 复制代码
class Hy
{
	private:
		void print()
		{
			cout<< "print()" << endl;
		}
};

没有成员变量的对象大小为1,这个1纯粹是为了证明对象的存在。

三、深入理解this指针

3.1this指针的由来与作用

同一个类实例化出的对象中的成员函数是同一个,只会存储一份,调用函数时,他们是如何获取不同对象中的成员变量呢?

cpp 复制代码
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;
};

两次调用成员函数print,对于编译器来说这是相同的一段指令,那么他是如何获得成员变量数据的呢?

在编译链接阶段,编译器会自动为成员函数形参部分提供ClassName* const this指针,这里为隐士传递,相当于在调用时自动传入了对象的地址,从而在函数的形参中接收到了函数的地址,进而隐式解引用获得成员变量数据。

3.2this指针的性质

cpp 复制代码
void Init(/* Data* this */int year, int month, int day)
{
	this->_year = year;
	this->_month = month;
	this->_day = day;
}
  • 存储在栈区(作为函数形参传入)或者特定寄存器中(如ECX)
  • 不能显式写在参数和形参中,但是可以写在函数定义内

下期预告:类和对象(中)---类的六大默认构造函数

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