C++面向对象之类和对象那些你不知道的细节原理详解

时间：2022-09-05 10:36:19|栏目：C代码|点击：次

一、类和对象、this指针

OOP语言的四大特征是什么？

抽象
封装、隐藏
继承
多态

类体内实现的方法会自动处理为inline函数。

类对象的内存大小之和成员变量有关

类在内存上需要对齐，是为了减轻cup在内存上的io次数

查看类对象的大小的指令：cl className.cpp /d1reportSingleClassLayout类名

一个类可以定义无数个对象，每个对象都有自己的成员变量，但是他们共享一套成员方法。

有一个问题：Q1:类中的成员方法是怎么知道要处理哪个对象的信息的？

A1:在调用成员方法的时候会在参数列表里隐式的给定对象内存的地址。如下所示：

类的成员方法一经编译，所有方法参数都会加一个this指针，接收调用该方法的对象的地址，即下图中的CGoods *this

二、掌握构造函数和析构函数

定义一个SeqStack类：

class SeqStack
{

public:
	SeqStack(int size = 10) :_top(-1), _size(size) {
		_pstack = new int[size];
	}
	~SeqStack() {
		cout << this << "~SeqStack()" << endl;
		delete[] _pstack;
		_pstack = nullptr;
	}

	void push(int val) {
		if (full()) {
			resize();
		}
		_pstack[++_top] = val;
	}

	void pop() {
		if (empty()) {
			return;
		}
		--_top;
	}

	int top() {
		return _pstack[_top];
	}
	bool empty() { return _top == -1; }
	bool full() { return _top == _size-1; }

private:
	int* _pstack;

	int _top;

	int _size;

	void resize() {
		int* ptmp = new int[_size * 2];
		for (int i = 0; i < _size; i++) {
			ptmp[i] = _pstack[i];
		}
		delete[] _pstack;
		_pstack = ptmp;
		_size *= 2;
	}
};
/**
	运行过程
*/
int main() {
	SeqStack sq1;

	for (int i = 0; i < 15; i++) {
		sq1.push(rand() % 100);
	}

	while (!sq1.empty()) {
		cout << sq1.top() << " ";
		sq1.pop();
	}

	return 0;
}

三、掌握对象的深拷贝和浅拷贝

.data段的对象是程序启动的时候构造的，程序结束的时候析构的

heap堆上对象是new的时候构造的，delete的时候析构的

stack栈上的对象是在调用函数的时候构造的，执行完函数时析构的

如果对象占用外部资源，浅拷贝就会出现问题：会导致一个对象指向的内存释放，从而造成另一个对象中的指针成为野指针。所以就要对这样的对象进行深拷贝，在新的对象中重新开辟一块空间，使两者互不干涉。

注意：在面向对象中，要避免使用memcpy进行拷贝，因为对象的内存占用不确定，会因为对象中保存指针而造成浅拷贝。需要拷贝的时候只能用for循环逐一拷贝。

深拷贝：

	SeqStack& operator=(const SeqStack& src) {
		cout << "operator=" << endl;
		//防止自赋值
		if (this == &src) {
			return *this;
		}
		delete[] _pstack;//需要释放掉自身占用的外部资源
		_pstack = new int[src._size];
		for (int i = 0; i <= src._top; i++) {
			_pstack[i] = src._pstack[i];
		}
		_top = src._top;
		_size = src._size;
		return *this;
	}

	SeqStack(const SeqStack& src) {
		cout << this << "SeqStack(const SeqStack& src)" << endl;
		_pstack = new int[src._size];
		for (int i = 0; i <= src._top; i++) {
			_pstack[i] = src._pstack[i];
		}
		_top = src._top;
		_size = src._size;
	}

四、类和对象应用实践

类Queue：

#pragma once
class CirQueue
{
public:
	CirQueue(int size = 10) {
		_pQue = new int[size];
		_front = _rear = 0;
		_size = size;
	}

	CirQueue(const CirQueue& src) {
		_size = src._size;
		_front = src._front;
		_rear = src._rear;
		_pQue = new int[_size];
		for (int i = _front; i != _rear; i = (i + 1) % _size) {
			_pQue[i] = src._pQue[i];
		}
	}

	~CirQueue() {
		delete[] _pQue;
		_pQue = nullptr;
	}

	CirQueue& operator=(const CirQueue& src) {
		if (this == &src) {
			return *this;
		}
		delete[] _pQue;//需要释放掉自身占用的外部资源
		_size = src._size;
		_front = src._front;
		_rear = src._rear;
		_pQue = new int[_size];
		for (int i = _front; i != _rear; i = (i + 1) % _size) {
			_pQue[i++] = src._pQue[i];
		}
		return *this;
	}

	void push(int val) {
		if (full()) {
			resize();
		}
		_pQue[_rear] = val;
		_rear = (_rear + 1) % _size;
	}
	void pop() {
		if (empty()) {
			return;
		}
		_front = (_front + 1) % _size;
	}

	int front() {
		return _pQue[_front];
	}

	bool full() {
		return (_rear + 1) % _size == _front;
	}
	
	bool empty () {
		return _front == _rear;
	}

private:
	int* _pQue;

	int _front;

	int _rear;

	int _size;

	void resize() {
		int* ptmp = new int[_size * 2];
		int index = 0;
		for (int i = _front; i != _rear; i=(i+1)%_size) {
			ptmp[index++] = _pQue[i];
		}
		delete[] _pQue;
		_pQue = ptmp;
		_front = 0;
		_rear = index;
		_size *= 2;
	}
};

类String：

#pragma once
#include <algorithm>
class String
{
public:

	String(const char* str = nullptr) {
		if (str != nullptr) {
			_pChar = new char[strlen(str) + 1];
			strcpy(_pChar, str);
		}
		else {
			_pChar = new char[1];
			*_pChar = '\0';
		}
	}

	String(const String& str) {
		_pChar = new char[strlen(str._pChar)+1];
		strcpy(_pChar, str._pChar);
	}

	~String() {
		delete[] _pChar;
		_pChar = nullptr;
	}

	String& operator=(const String& str) {
		if (this == &str) {
			return *this;
		}
		delete[] _pChar;//需要释放掉自身占用的外部资源

		_pChar = new char[strlen(str._pChar) + 1];
		strcpy(_pChar, str._pChar);
		return *this;
	}

private:
	char* _pChar;
	
};

五、掌握构造函数的初始化列表

初始化列表和写在构造体里有什么区别：

初始化列表会直接定义并且赋值；放在构造体里会先执行定义操作，在对定义好的对象赋值。

对象变量是按照定义的顺序赋值的，与构造函数中初始化列表的顺序无关。上图中的ma是0xCCCCCCCC，mb是10，ma未赋值。

六、掌握类的各种成员方法及其区别

普通成员方法和常成员方法，是可以重载的，常成员方法可以在对象声明为const的时候调用。

对象声明为const的时候，调用成员方法是通过const对象的指针调用的，而普通的成员方法默认生成的是普通的指针对象，不能直接赋值。

只要是只读操作的成员方法，一律实现成const常成员方法

三种成员方法：

七、指向类成员的指针

class Test {
public:
	void func() { cout << "call Test::func" << endl; }
	static void static_func() { cout << "call Test::static_func" << endl; }

	int ma;
	static int mb;
};

int Test::mb=0;

int main() {
	Test t1;
	Test *t2 = new Test();//在堆上生成对象，并用指针指向

	//使用指针调用类成员方法(前面要加类的作用域Test::)
	void (Test:: * pfunc)() = &Test::func;
	(t1.*pfunc)();
	(t2->*pfunc)();

	//定义指向static的类成员方法
	void(*pfunc1)() = &Test::static_func;
	(*pfunc1)();

	//使用指针指向类成员变量，前面要加类的作用域Test::
	int Test::* p = &Test::ma;
	t1.*p = 20;
	cout << t1.*p << endl;

	t2->*p = 30;
	cout << t2->*p << endl;

	int* p1 = &Test::mb;
	*p1 = 40;
	cout << *p1 << endl;

	delete t2;
	return 0;
}

输出为：