本帖最后由 天象独行 于 2021-1-6 20:27 编辑
c++面向对象（上） 一；类和对象
1.1；如何定义一个类？ 在C++语言当中，我们可以使用关键字“struct”和“class”来定义。 //struct关键字定义一个类
struct Person
{
//成员变量
int m_age;
//成员函数
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
//class关键字定义一个类
class Person
{
//成员变量
int m_age;
//成员函数
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
struct关键字定义的成员权限默认为public。 //struct关键字定义一个类
struct Person
{
//成员变量
int m_age;
//成员函数
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
//总结：struct定义的类成员可以被对象/指针任意调用。
int main() {
//实例化一个类
Person student;
//使用指针来指向对象
Person* q = &student;
//调用成员变量
q->m_age = 10;
//调用成员函数
q->run();
}
class关键字定义的成员权限默认为private。需要手动添加为public:才能被任意调用 //struct关键字定义一个类
class Person
{
public:
//成员变量
int m_age;
//成员函数
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
//总结：struct定义的类成员可以被对象/指针任意调用。
int main() {
//实例化一个类
Person student;
//使用指针来指向对象
Person* q = &student;
//调用成员变量
q->m_age = 10;
//调用成员函数
q->run();
}
我们可以使用类名+变量名来新建一个对象。 int main() {
//实例化一个类
Person student; // Person是类名，student为变量（对象的名称）。
}
//实例化一个类
Person student; // Person是类名，student为变量（对象的名称）。
//使用指针来指向对象
Person* p = &student;
1.5.1；使用对象来调用
使用“.”来调用类当中的成员 int main() {
//实例化一个类
Person student; // Person是类名，student为变量（对象的名称）。
//调用成员变量
student.m_age = 1;
//调用成员函数
student.run();
getchar();
return 0;
}
int main() {
//实例化一个类
Person student; // Person是类名，student为变量（对象的名称）。
//使用指针来指向对象
Person* q = &student;
//调用成员变量
q->m_age = 10;
//调用成员函数
q->run();
}
二；对象的内存
2.1；对象内存大小 对象的大小本质上取决于类当中的成员成员变量的数量与大小。我们用下面代码来说明。（成员函数在代码段中，没有放入栈空间） #include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int m_age;
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
int main() {
Person student;
Person* q = &student;
q->m_age = 10;
q->run();
}
如上代码当中我们发现在"Person"类当中定义了一个int类型（4字节）的成员变量。接下来，我们来反编译查看一下，详细如下面代码： 14: Person student;
15: Person* q = &student;
00007FF6C845235B lea rax,[rbp+4] //栈空间为对象划分了4字节的空间
00007FF6C845235F mov qword ptr [rbp+28h],rax
现在，我们在“Person”类当中新增一个成员变量int类型。看看接下来栈空间会划分多大的空间。 class Person
{
public:
int m_age;
int m_age2;
void run() {
cout << m_age << " --- > run()" << endl;
}
};
添加之后，我们发现，栈空间划分了8字节的空间，总结：对象的大小本质上取决于类当中的成员成员变量的数量与大小 15: Person student;
16: Person* q = &student;
00007FF64D70235B lea rax,[rbp+8]
00007FF64D70235F mov qword ptr [rbp+28h],rax
2.2；对象内存的位置 对象内存存放在数据段（全局区）
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age;
};
Person student; //在函数外创建对象，对象内存在数据段
对象内存存放在栈空间
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age;
};
int main() {
Person student; //在函数内创建对象，对象内存在栈空间
}
对象内存存放在堆空间
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age;
};
int main() {
Person *p = new Person; //申请一个堆空间，Person类类型对象，对象内存放在堆空间
}
3.1；this的作用 this是什么？在类当中我们经常会看到这么一个关键字。下面我们通过一串代码来理解一下。我们来看一下这个代码它有一个类“Person”。里面有一个方法run()。方法当中是一个输出。其中包含了this这个关键字。在main函数当中，我们实例化了两个对象student,student2。在两个对象当中都对m_age进行了赋值，分别是2，3。 #include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int m_age = 1;
void run() {
cout << "m_age = " << this->m_age << endl;
}
};
int main() {
Person student;
Person student2;
student.m_age = 2;
student2.m_age = 3;
student.run();
student2.run();
}
运行代码结果如下图，我们从结果上来看，对象student输出的值和student2输出的值分别为2和3这正是刚刚student.m_age=2,student2.m_age=3的结果。我们现在在来看看类当中的“this->m_age”有什么想法呢？是不是在对象student当中“this->m_age”就等于“student.m_age”,对象student2当中“this->m_age”就等于"student2.m_age"。 结论：this表示的是当前调用者对象的指针
C++面向对象
3.2；this的原理 现在我们已经知道了this是什么。那么接下来，我们用如下代码来看一下this的原理。它为什么能做到这些。 #include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int m_age = 1;
void run() {
this->m_age = 5;
}
};
int main() {
Person student;
student.run();
}
我们在“student2.run()”位置设置断点，进行反汇编来查看一下。首先，我们看到如下指令。这是C++语言“student2.run()”对应的汇编代码。我们发现，首先它将student2对象的地址放入了rcx当中。接下来call指令执行地址00007FF677B0147E的函数。 16: student.run();
00007FF677B01B64 lea rcx,[rbp+4] //rbp+4即student对象的地址
00007FF677B01B68 call 00007FF677B0147E
下面，我们执行f11，进入00007FF677B0147E地址的函数看看发生了什么事情。进入之后，我们发现，00007FF677B0147E地址保存的是一个jmp指令，且该指令跳转的目的地址是Person::run。即类当中的run()方法。 00007FF677B0147E jmp Person::run (07FF677B01F50h)
我们继续单步执行，追踪一下代码，这个时候，我们发现跳转到了类当中的run()函数位置了。如下代码，我们发现首先执行mov 指令将rbp+e0h的位置的值放入rax。然后将数值5放入[rax]当中。由c++代码“this->m_age=5”我们很容易猜测rbp+e0h 就是this的指针。那么，我们来看看rbp+e0h位置存放的内容和对象student2有什么关系呢？ 11: this->m_age = 5;
00007FF677B01F86 mov rax,qword ptr [rbp+00000000000000E0h]
00007FF677B01F8D mov dword ptr [rax],5
我们来回顾一下，之前在"student.run()"代码中，将student对象的地址放入rcx寄存器当中的，那么我们查看如下代码，我们发现rcx寄存器当中的student对象的地址放入了[rsp+8]的位置。我们通过软件查看发现[rsp+8]的值等于[rbp+e0]。到了这里我们知道了this的指针当中保存着是对象student的地址。 10: void run() {
00007FF677B01F50 mov qword ptr [rsp+8],rcx
总结：在执行student.run()代码是，将student对象的值保存到寄存器，然后由寄存器压入栈当中，在调用this的时候，会将保存如栈的student对象的地址放入this指针当中。即完成了this表示当前调用者的需求 四；指针访问的本质 指针通俗的来说是指一段保存着地址的内容空间。那么我们用它来访问数据的本质是什么呢？我们使用下面代码来理解一下。整个代码很简单，类“Person”当中定义了三个成员变量，在main函数当中实例化一个对象且使用指针来访问成员变量并赋值。 class Person
{
public:
int m_age1;
int m_age2;
int m_age3;
};
int main() {
Person student;
Person* p = &student;
p->m_age1 = 1;
p->m_age2 = 2;
p->m_age3 = 3;
}
我们反汇编来查看一下。 12: Person student;
13: Person* p = &student;
00007FF7EBCC1F8B lea rax,[rbp+8] //student对象地址放入rax寄存器当中
00007FF7EBCC1F8F mov qword ptr [rbp+38h],rax //student对象地址放入[rbp+38h]地址当中。rbp+38为指针P
14: p->m_age1 = 1;
00007FF7EBCC1F93 mov rax,qword ptr [rbp+38h] //将student对象地址放入rax寄存器当中，此时[rax]=student地址
00007FF7EBCC1F97 mov dword ptr [rax],1 //将1赋值给m_age1
15: p->m_age2 = 2;
00007FF7EBCC1F9D mov rax,qword ptr [rbp+38h]
00007FF7EBCC1FA1 mov dword ptr [rax+4],2 //将2赋值给m_age2
16: p->m_age3 = 3;
00007FF7EBCC1FA8 mov rax,qword ptr [rbp+38h]
00007FF7EBCC1FAC mov dword ptr [rax+8],3 //将3赋值给m_age3
总结：首先，我们必须知道第一个成员变量m_age1的地址等同于student对象的地址（即偏移量为0），那么m_age2的地址=m_age1+4(因为m_age1成员变量类型为int,即占用4字节空间，所以m_age2的偏移量等于4)。指针就是通过student对象的地址为初始地址，以成员变量的数据类型为偏移量来搜索所有的成员变量并且赋值的。 五；封装 封装是一个什么样的概念呢？上文我们提到使用关键字"class"来定义一个类，它默认的权限是private。这个时候其中的成员变量是没有办法被实例化后的对象访问的。这个时候我们在类当中提供public的方法（可以在方法中加入参数限定条件）来访问成员变量。这样的操作我们称之为封装。下面，我们用一段代码体会一下。代码中使用的是calss关键字定义。所以直接实例化对象之后没有办法调用成员变量。所以类当中写入了两个函数用来提供传参和查看的功能。
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
int m_age1;
public:
void setAge(int age) {
if (age <= 0) {
m_age1 = 1;
}
else
{
this->m_age1 = age;
}
}
int getAge() {
return m_age1;
}
};
int main() {
Person student;
Person* p = &student;
p->setAge(100); //通过成员函数setAge()给成员变量m_age1输入值。查看是否能传输
cout << p->getAge() << endl;
p->setAge(-100); //通过成员函数setAge()给成员变量m_age1输入值。查看是否能传输，且是否有判定功能。
cout << p->getAge() << endl;
}
六；内存空间
首先，我们每一个程序使用的空间都是一个连续的一维的空间地址，在32bit操作系统当中，每个程序都占有4GB的运行空间。（注意：这里的空间地址是虚拟地址）那么，在这样虚拟空间当中具有哪几个部分呢？一般具有如下几个区域：代码段，数据段，栈空间，堆空间。
代码段：存放代码的位置。
数据段：保存数据，比如全局变量等。
栈空间：特殊的保存数据的内存空间，遵寻先入后出原则。常常用来调用一个函数时分配一段连续的空间来保存局部变量。
堆空间：程序主动申请和释放的空间。
七；堆空间
堆空间的特点是可以自由的控制内存的生命周期，大小。也就是说，堆空间的申请和释放都需要主动操作，程序不会自动完成。
7.1；malloc/free申请堆空间/释放堆空间
那么，我们该如何去申请堆空间呢？在C++代码可以使用“malloc”来申请堆空间，注意该函数的返回值是请求堆空间的首地址。详细如下
malloc(4) //malloc函数申请了4个字节的连续的堆空间，并且将第一个字节的地址返回
堆空间申请完成，接下来，我们给如何利用了。正常我们需要使用指针来使用堆空间。现在我们还要思考一个问题就是，我们该如何的定义指针的类型。malloc(4)将四个字节的空间取出来，至于我们将它如何看待，是int类型，还是char类型，取决于我们怎么思考。但是，我们需要强转换一下。详细如下： int *p = (int *)malloc(4) //我们需要将申请的堆空间看作int类型数据，那么使用"(int *)"来强制转换。放入int 类型指针。
下面，我们在思考一个问题，我们知道char 类型是占用一个字节，那么“char *p = (char *)malloc(4)”会是一个什么样的情况呢？我们接下来输入“*p = 10”又会是一个什么样的光景呢？ 解答上面问题，我们先思考一下malloc(4)为我们申请了四个字节的空间，现在我们需要将他当成char类型来使用，那么等同于我申请了4个char类型的数据。在来回顾一下，malloc返回了第一个字节的地址。那么“*p = 10”实际上是将“10”放入了第一个字节当中。
接下来是，余下的三个字节我们该怎么使用呢？还记得上文“四；指针访问的本质”这个章节嘛？是的，我们可以通过偏移量来访问下面的三个字节。如下代码说明： char *p = (char *)malloc(4)
*p = 10 //第一个字节赋值10
*(p+1) = 11 //第二个字节赋值11
*(p+2) = 12 //第三个字节赋值12
*(p+3) = 13 //第四个字节赋值13
//其他字节访问的另一种写入手法
p[0] = 10 //第一个字节赋值10
p[1] = 11 //第二个字节赋值11
p[2] = 12 //第三个字节赋值12
p[3] = 13 //第四个字节赋值13
之前我们提到，堆空间的释放是不会由程序自动执行的，需要我们使用free()来执行操作。详细如下： int *p = (int *)malloc(4) //申请堆空间
free(p) //释放堆空间
new,delete两个函数配套使用的申请和释放堆空间的函数，操作方法如下：
注意:new和delete，new [] 和 delete[] 不能交互使用。
int* r = new int; //申请一个int类型的堆空间
*r = 10;
delete r; //删除堆空间
int* f = new int[4]; //申请四个int类型的堆空间
*f = 10;
delete[] f; //删除堆空间
构造函数是指在对象创建的时候自动调用的函数，一般用于初始化操作。构造函数与类名相同，无返回值（无须void）,可以由参数，支持重载。详细如下：
8.1；无参数构造函数
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age;
Person() { //构造函数
age = 1;
}
};
int main() {
Person* p = new Person;
cout << p->age << endl; //输出成员变量age的值，发现在创建对象的过程中，自动调用构造函数给age进行赋值
}
那么，如果我们希望初始化的值由我创建过程中设定，该如何处理呢？请用下面代码理解
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
int age = 0;
Person(int age) { //构造函数允许传参
this->age = age;
}
void display() {
cout << this->age << endl;
}
};
int main() {
Person student(20); //创建对象过程中输入参数
student.display();
}
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发表于 2021-1-6 20:06:00
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