类

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God said, Let there be light: and there was light.

作为一门面向对象语言，C++允许我们使用类进行自定义类型，本文将针对类中的一些问题进行相关总结。

访问控制

封装是面向对象的一个重要特点，它对外部函数或对象访问类内部的成员的过程进行限制。C++提供了三种访问修饰符，分别是public，protected和private，本节将对这三种修饰符进行总结。

public

保密性最低，可以直接通过对象引用的方式访问，一般来说对外暴露的接口定义为public。

private

保密性最高，私有成员变量或函数在类外不可访问，甚至不能查看，只有类和友元函数能访问私有成员。在实际编程中，能使用private，就使用private。

protected

protected一般用在继承当中，它和private很相似，protected成员变量或函数在类外不能被访问，但是在派生类（子类）中是可以访问的。在继承中，如果需要子类访问基类的数据和函数，而外部成员不需要访问，那么可以将这些数据定义为protected。

继承中的特点

在继承中有三种继承的方式，这里我们总结一下不同的访问修饰符在继承下的基类成员访问属性

继承方式 基类成员 在子类中的访问属性
public public public（子类可访问，外部可访问）
protected protected（子类可访问，外部不能访问）
private private（子类不能访问）
protected public protected（子类可访问，外部不能）
protected protected（子类可访问，外部不能）
private private（子类不能访问，外部不能）
private public private (子类可以访问，对外为private)
protected private（子类可以访问，对外为private）
private private（子类不可访问）

无论哪种继承，有两点没有变化

  • private只能由本类或有源访问，子类也不能访问
  • protected成员可以被子类访问

这里其实挺迷惑的，从逻辑上讲，子类是包含在基类当中的，理应具有并且能够访问基类的所有属性，但是事实上，子类也可以视为基类的使用者，也是基类的客户代码，如果基类的方法是private，但是子类可以访问，那么完全可能发生下面的事情：我创建了一个子类，然后继承这个基类，这样我就可以访问基类中的private方法，其实这样就严重破坏了数据封装性的原则。

静态类成员

有些情况下，某个数据成员应当属于类而非具体对象本身。例如我们说正常人都有两只眼睛，那么眼睛的数量应当是与人直接相关而非与特定个体相关。当我们更改了眼睛的数量，应当所有的个体眼睛数量都会被修改。那么此时我们需要定义类的静态成员，它属于类本身，而非某个个体。

声明及定义静态类成员

声明

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class Human{
public:
private:
    static unsigned int s_eye_num;     //前面加上static即可，注意，此处只是声明，我们还未定义，不能直接使用，必须进行定义及初始化操作
};

定义

通常情况下，我们将静态变量定义放在类外的cpp文件中进行定义，切记不要再头文件中对静态变量进行初始化。如果放在.h文件中，每一个包含该头文件的文件都会去重复定义类的静态变量，从而产生链接错误。正确的做法是对所有的类静态成员在类的实现cpp文件中进行统一定义及初始化管理。

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unsigned int Human::s_eye_num = 0;      //定义及初始化，只能进行一次

访问控制

静态类成员可以设置为public或private的，当设置为public时，可以通过作用域方式访问，即：

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int main(){
    Human duanshiqi;
    cout << Human::s_eye_num << endl;
    cout << duanshiqi.s_eye_num << endl;  //正确！属于类的肯定也是属于每一个对象的
}

而私有时则必须通过相应的get函数进行访问。

类在内存中的分布

在内存中，类从高字节向低字节增长，例如我们给定下面一个类：

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struct Trapframe {
    struct PushRegs tf_regs;
    uint16_t tf_es;
    uint16_t tf_padding1;
    uint16_t tf_ds;
    uint16_t tf_padding2;
    uint32_t tf_trapno;
    /* below here defined by x86 hardware */
    uint32_t tf_err;
    uintptr_t tf_eip;
    uint16_t tf_cs;
    uint16_t tf_padding3;
    uint32_t tf_eflags;
    /* below here only when crossing rings, such as from user to kernel */
    uintptr_t tf_esp;
    uint16_t tf_ss;
    uint16_t tf_padding4;
} __attribute__((packed));

那么这个类在内存中的分布即为，与类定义正好相反：

图片名称

参考文献

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