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C++回顾（七）—— 面向对象模型

news 2025/7/17 2:28:25

7.1 静态成员变量和静态成员函数

7.1.1 静态成员变量

关键字 static 可以用于说明一个类的成员；
静态成员提供了一个同类对象的共享机制；
把一个类的成员说明为 static 时，这个类无论有多少个对象被创建，这些对象共享这个 static 成员

静态成员局部于类，它不是对象成员，在类的外部进行初始化。

7.1.2 静态成员函数

静态成员函数冠以关键字static；
静态成员函数提供不依赖于类数据结构的共同操作，它没有this指针；
在类外调用静态成员函数用 “类名 :: ”作限定词，或通过对象调用。

疑难问题：静态成员函数中，不能使用普通变量，只能使用静态成员变量。

7.1.3 总结

所有同类对象共享同一个静态成员变量；
静态成员变量一定要在类的外部初始化；
静态成员函数内部只能访问静态成员变量，不能访问普通变量；
静态成员变量可以直接通过类名来访问
静态成员函数可以通过类名直接访问

#include <iostream>using namespace std;class Student
{
public:static int count;   //静态成员变量  所有对象共享同一个静态成员变量
private:int id;
public:Student(){count++;id = count;}static int getCount()   //静态成员函数{//id++;  //静态成员函数内部只能访问静态成员变量，不能访问普通变量（这里报错）return count;}
};//注：静态成员变量一定要在类的外部初始化
int Student::count = 0;int main()
{Student s1;Student s2;cout << Student::count << endl;   //静态成员变量可以直接通过类名来访问cout << s1.getCount() << endl;cout << Student::getCount() << endl;   //静态成员函数可以通过类名直接访问return 0;
}

运行结果：
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7.2 面向对象模型

7.2.1 基础知识

C++中的class从面向对象理论出发，将变量(属性)和函数(方法)集中定义在一起，用于描述现实世界中的类。从计算机的角度，程序依然由数据段和代码段构成。
C++编译器如何完成面向对象理论到计算机程序的转化？
换句话：C++编译器是如何管理类、对象、类和对象之间的关系？
具体的说：具体对象调用类中的方法，那，c++编译器是如何区分，是那个具体的类，调用这个方法那?

7.2.2 编译器对成员变量和成员函数的处理机制

通过上面的案例，我们可以的得出：
C++类对象中的成员变量和成员函数是分开存储的
（1）成员变量：
普通成员变量：存储于对象中，与struct变量有相同的内存布局和字节对齐方式
静态成员变量：存储于全局数据区中
（2）成员函数：
存储于代码段中。

问题出来了：
很多对象共用一块代码？代码是如何区分具体对象的那？
换句话说：int getK() const { return k; }，代码是如何区分，具体obj1、obj2、obj3对象的k值？==>(通过 this 指针）
在这里插入图片描述

7.2.3 总结

1、C++类对象中的成员变量和成员函数是分开存储的。C语言中的内存四区模型仍然有效
2、C++中类的普通成员函数都隐式包含一个指向当前对象的this指针。
3、静态成员函数与普通成员函数的区别：
静态成员函数不包含指向具体对象的指针
普通成员函数包含一个指向具体对象的指针

#include <iostream>using namespace std;class Test
{
private:int a;char b;    
public:Test(int _a){	this->a = _a;}void show()    //等价于void show(Test *this)   所有的成员函数隐藏了一个参数 this指针{cout << this->a << endl;}
};int main()
{Test t1(0);cout << sizeof(t1) << endl;  //不包含静态成员变量Test t2(1);t1.show();   //等价于 t1.show(&t1);t2.show();   //等价于 t2.show(&t2);return 0;
}

运行结果：
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7.2.4 const修饰成员函数

const关键字写在函数名的后面；
常函数只能访问访问变量，不能修改变量。

示例代码：

#include <iostream>using namespace std;class Test
{
private:int a;int b;
public:Test(){a = 0;b = 1;}void show() const   //注意位置 常函数{//a++;             //常函数只能访问变量，不能修改变量（所以这里会报错）cout << a << " "  << b << endl;}
};int main()
{Test t1;t1.show();return 0;
}

运行结果：
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7.2.5 全局函数和成员函数

1、把全局函数转化成成员函数，通过this指针隐藏左操作数

Test add(Test &t1, Test &t2)  ===》  Test add(Test &t2)

2、把成员函数转换成全局函数，多了一个参数

void printAB()  ===》  void printAB(Test *pthis)

3、函数返回元素和返回引用

Test& add(Test &t2) //*this //函数返回引用
{this->a = this->a + t2.getA();this->b = this->b + t2.getB();return *this; //*操作让this指针回到元素状态
} Test add2(Test &t2) //*this //函数返回元素
{//t3是局部变量Test t3(this->a+t2.getA(), this->b + t2.getB()) ;return t3;
}

代码示例：

#include <iostream>using namespace std;class Test
{friend void show(Test &t);   //声明友元函数
private:int a;
public:Test(){a = 100;}void show(){cout << this->a << endl;}
};void show(Test &t)  //成员函数改成全局函数  需要添加一个参数
{//cout << a << endl;  //a是成员变量 通过对象来访问（这里会报错）cout << t.a << endl;   //友元函数可以访问类的私有成员变量
}int main()
{Test t1;t1.show();show(t1);return 0;
}

运行结果：
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7.3 友元

7.3.1 友元函数

友元函数不是类的内部函数，是一个全局函数，但是可以改变类的私有属性
友元函破坏了类的封装性
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7.3.2 友元类

若B类是A类的友员类，则B类的所有成员函数都是A类的友员函数
友员类通常设计为一种对数据操作或类之间传递消息的辅助类
在这里插入图片描述
示例代码：

#include <iostream>using namespace std;class A
{friend class B;   //友元类  可以在类B中访问类A的私有成员变量
private:int a;
};class B
{
public:void print(A &ta){cout << ta.a << endl;}
};int main()
{return 0;
}