文章目录类的定义类的定义格式访问限定符类域实例化实例化概念对象大小内存对齐规则this指针C和C语言实现Stack对比类的默认成员函数构造函数构造函数的特点析构函数拷贝构造函数赋值运算符重载运算符重载赋值运算符重载再探构造函数类型转换static成员类的定义类的定义格式class为定义类的关键字Stack为类的名字{ }中为类的主体结束时分号不能省略类体中内容成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方法或成员函数。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。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。定义在类⾯的成员函数默认为inline。访问限定符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。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。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。class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为privatestruct默认为public。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。类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。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实例化实例化概念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。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。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。对象大小分析⼀下类对象中哪些成员呢类实例化出的每个对象都有独⽴的数据空间所以对象中肯定包含成员变量那么成员函数是否包含呢⾸先函数被编译后是⼀段指令对象中没办法存储这些指令存储在⼀个单独的区域(代码段)那么对象中⾮要存储的话只能是成员函数的指针。再分析⼀下对象中是否有存储指针的必要呢Date实例化d1和d2两个对象d1和d2都有各⾃独⽴的成员变量_year/_month/_day存储各⾃的数据但是d1和d2的成员函数Init/Print指针却是⼀样的存储在对象中就浪费了。如果⽤Date实例化100个对象那么成员函数指针就重复存储100次太浪费了。这⾥需要再额外哆嗦⼀下其实函数指针是不需要存储的函数指针是⼀个地址调⽤函数被编译成汇编指令[call 地址]其实编译器在编译链接时就要找到函数的地址不是在运⾏时找只有动态多态是在运⾏时找就需要存储函数地址这个我们以后会讲解。上⾯我们分析了对象中只存储成员变量C规定类实例化的对象也要符合内存对⻬的规则内存对齐规则第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。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。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。VS中默认的对⻬数为8。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。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this指针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。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)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;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。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。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。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。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C实现Stack代码类的默认成员函数默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。⼀个类我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数需要注意的是这6个中最重要的是前4个最后两个取地址重载不重要我们稍微了解⼀下即可。其次就是C11以后还会增加两个默认成员函数移动构造和移动赋值这个我们后⾯再讲解。默认成员函数很重要也⽐较复杂我们要从两个⽅⾯去学习第⼀我们不写时编译器默认⽣成的函数⾏为是什么是否满⾜我们的需求。第⼆编译器默认⽣成的函数不满⾜我们的需求我们需要⾃⼰实现那么如何⾃⼰实现。构造函数构造函数是特殊的成员函数需要注意的是构造函数虽然名称叫构造但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象(我们常使⽤的局部对象是栈帧创建时空间就开好了)⽽是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能构造函数⾃动调⽤的特点就完美的替代的了Init。构造函数的特点函数名与类名相同。⽆返回值。(返回值啥都不需要给也不需要写void不要纠结C规定如此对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。构造函数可以重载。如果类中没有显式定义构造函数则C编译器会⾃动⽣成⼀个⽆参的默认构造函数⼀旦⽤户显式定义编译器将不再⽣成。⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在不能同时存在。⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载但是调⽤时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫默认构造实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造总结⼀下就是不传实参就可以调⽤的构造就叫默认构造。我们不写编译器默认⽣成的构造对内置类型成员变量的初始化没有要求也就是说是是否初始化是不确定的看编译器。对于⾃定义类型成员变量要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量没有默认构造函数那么就会报错我们要初始化这个成员变量需要⽤初始化列表才能解决初始化列表我们下个文章节再细细讲解。说明C把类型分成内置类型(基本类型)和⾃定义类型。内置类型就是语⾔提供的原⽣数据类型如int/char/double/指针等⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。析构函数析构函数与构造函数功能相反析构函数不是完成对对象本⾝的销毁⽐如局部对象是存在栈帧的函数结束栈帧销毁他就释放了不需要我们管C规定对象在销毁时会⾃动调⽤析构函数完成对象中资源的清理释放⼯作。析构函数的功能类⽐我们之前Stack实现的Destroy功能⽽像Date没有Destroy其实就是没有资源需要释放所以严格说Date是不需要析构函数的。析构函数的特点析构函数名是在类名前加上字符~。⽆参数⽆返回值。(这⾥跟构造类似也不需要加void)⼀个类只能有⼀个析构函数。若未显式定义系统会⾃动⽣成默认的析构函数。对象⽣命周期结束时系统会⾃动调⽤析构函数。跟构造函数类似我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。还需要注意的是我们显⽰写析构函数对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会⾃动调⽤析构函数。⼀个局部域的多个对象C规定后定义的先析构。拷贝构造函数如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤且任何额外的参数都有默认值则此构造函数也叫做拷⻉构造函数也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。拷⻉构造的特点拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。拷⻉构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤使⽤传值⽅式编译器直接报错因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。拷⻉构造函数也可以多个参数但是第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤后⾯的参数必须有缺省值。C规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。若未显式定义拷⻉构造编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完成需要的拷⻉所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。像Stack这样的类虽然也都是内置类型但是_a指向了资源编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造也不需要我们显⽰实现MyQueue的拷⻉构造。这⾥还有⼀个⼩技巧如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源那么他就需要显⽰写拷⻉构造否则就不需要。传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造传值引⽤返回返回的是返回对象的别名(引⽤)没有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象函数结束就销毁了那么使⽤引⽤返回是有问题的这时的引⽤相当于⼀个野引⽤类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉但是⼀定要确保返回对象在当前函数结束后还在才能⽤引⽤返回。赋值运算符重载运算符重载当运算符被⽤于类类型的对象时C语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C规定类类型对象使⽤运算符时必须转换成调⽤对应运算符重载若没有对应的运算符重载则会编译报错。运算符重载是具有特殊名字的函数他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数⼆元运算符有两个参数⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数右侧运算对象传给第⼆个参数。如果⼀个重载运算符函数是成员函数则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针因此运算符重载作为成员函数时参数⽐运算对象少⼀个。运算符重载以后其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符⽐如operator。.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。(选择题⾥⾯常考⼤家要记⼀下)重载操作符⾄少有⼀个类类型参数不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义如operator(int x, int y)int ⼀个类需要重载哪些运算符是看哪些运算符重载后有意义⽐如Date类重载operator-就有意义但是重载operator就没有意义。重载运算符时有前置和后置运算符重载函数名都是operator⽆法很好的区分。C规定后置重载时增加⼀个int形参跟前置构成函数重载⽅便区分。重载和时需要重载为全局函数因为重载为成员函数this指针默认抢占了第⼀个形参位置第⼀个形参位置是左侧运算对象调⽤时就变成了对象cout不符合使⽤习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了第⼆个形参位置当类类型对象。赋值运算符重载赋值运算符重载是⼀个默认成员函数⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值这⾥要注意跟拷⻉构造区分拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象。赋值运算符重载的特点赋值运算符重载是⼀个运算符重载规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成const 当前类类型引⽤否则会传值传参会有拷⻉。有返回值且建议写成当前类类型引⽤引⽤返回可以提⾼效率有返回值⽬的是为了⽀持连续赋值场景。没有显式实现时编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载默认赋值运算符重载⾏为跟默认拷⻉构造函数类似对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)对⾃定义类型成员变量会调⽤他的赋值重载函数。像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷⻉所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。像Stack这样的类虽然也都是内置类型但是_a指向了资源编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载会调⽤Stack的赋值运算符重载也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。这⾥还有⼀个⼩技巧如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源那么他就需要显⽰写赋值运算符重载否则就不需要。再探构造函数初始化成员变量主要使⽤函数体内赋值构造函数初始化还有⼀种⽅式就是初始化列表初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始接着是⼀个以逗号分隔的数据成员列表每个成员变量后⾯跟⼀个放在括号中的初始值或表达式。每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地⽅。引⽤成员变量const成员变量没有默认构造的类类型变量必须放在初始化列表位置进⾏初始化否则会编译报错。C11⽀持在成员变量声明的位置给缺省值这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的。尽量使⽤初始化列表初始化因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表如果这个成在声明位置给了缺省值初始化列表会⽤这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值对于没有显⽰在始化列表始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器C并没有规定。对于没有显⽰在初始化列表初始化的⾃定义类型成员会调⽤这个成员类型的默认构造函数如果没有默认构造会编译错误。初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。下⾯程序的运⾏结果是什么A. 输出1 1B. 输出2 2C. 编译报错D. 输出1 随机值E. 输出1 2F. 输出2 1正确答案是 D因为初始化列表规定了按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。所以我们先初始化_a2这个时候_a1还没有初始化值取到随机值之后初始化_a1得到a的值是1。类型转换C⽀持内置类型隐式类型转换为类类型对象需要有相关内置类型为参数的构造函数。构造函数前⾯加explicit就不再⽀持隐式类型转换。类类型的对象之间也可以隐式转换需要相应的构造函数⽀持。static成员⽤static修饰的成员变量称之为静态成员变量静态成员变量⼀定要在类外进⾏初始化。静态成员变量为所有类对象所共享不属于某个具体的对象不存在对象中存放在静态区。⽤static修饰的成员函数称之为静态成员函数静态成员函数没有this指针。静态成员函数中可以访问其他的静态成员但是不能访问⾮静态的因为没有this指针。⾮静态的成员函数可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。