C++問題的補充

前言

關于對之前遺留的補充

malloc 和 new 的區別
const 和參考的深入
this指標的深入

一、C++中物件的創建

malloc和new創建物件

//定義一個Pointer類
class Pointer
{
public:
	int row;
	int col;

	Pointer()
	{
		row = 0;
		col = 0;
	}

	Pointer(int r, int c)
	{
		row = r;
		col = c;
	}

	~Pointer()
	{
		cout << "Pointer" << endl;
	}
};

malloc不能創建物件，需要配合定位new使用

//什么是 定位new
定位new運算式是在已分配的原始記憶體空間中呼叫建構式初始化一個物件，
換句話說就是，現在空間已經有了，不需要定位new像常規new一樣去給申請
空間，只需要定位new在已有的空間上呼叫建構式構造物件而已，
簡而言之，已存在空間，再構造物件，

malloc作用：

1、堆區申請空間
2、堆區無物件

//定位new，在已有(malloc申請的)空間上，構造物件
int main()
{
	Pointer* s = (Pointer*)malloc(sizeof(Pointer));

	new(s) Pointer(12, 23); 

	s->~Pointer();
	free(s);
	s = NULL;
	return 0;
}

new創建物件的的程序：

1、呼叫malloc，從堆區申請空間
2、構建物件，呼叫建構式
3、物件地址空間回傳給p

//普通new，先申請空間，再創建物件
int main()
{
	Pointer p1(100,200);
	Pointer p;
	p = new Pointer(10,20);

	delete p;
	return 0;
}

二、new 和 malloc 的區別

區別	new	malloc
屬性	關鍵字	庫函式
引數	無需指定記憶體塊大小，編譯器實作	需要指定大小
回傳型別	物件型別的指標	void *
多載	支持	不支持
記憶體	在free store上分配記憶體	在堆區空間分配記憶體
分配失敗	bac_alloc例外	回傳NULL
自定義型別	可以呼叫析構與構造	不可呼叫析構和構造
效率	高	低

三、C與C++的一個重要區別

C語言：有空間一定能操作
C++： 有空間不一定有物件，有物件一定要有空間

C

int main()
{
	char str[10];
	int* ip = (int*)str;
	*ip = 100;
}

C++：有物件一定要有空間

//有物件一定有空間，即使是空類
class Test
{

};

int main()
{
	Test t;
	cout << sizeof(t) << endl;	//空類大小為1
	return 0;
}

空類的大小：
宣告型別時也需要占用一些空間
如果沒有這個空間，也就不知道該型別的存在，
空類具體占用的空間大小由編譯器決定，vs2022中大小為1
編譯器自動為其安插1個char，

//有空間可能沒物件
int main()
{
	CGoods* p = (CGoods*)malloc(sizeof(CGoods));
	cout << p->GetPrice() << endl;	//結果：-4.31602e+08
}

四、this指標

1. 什么是this指標

例子代碼如下：

//一個商品型別
class CGoods
{
private:
	char Name[21];
	int Amount;
	float Price;
	float Total_value;
public:
	void RegisterGoods(const char[], int, float);	//注冊商品
	void CountTotal();		//總共數量
	void GetName(const char[]);	//獲得名字
	int GetAmount(void);		//讀取商品
	float GetPrice(void);		//得到價格
	float GetTotal_value(void);	//總價
};

void CGoods::RegisterGoods(const char name[], int amount, float price)
{
	strcpy_s(Name, 21, name);
	//strcpy_s(this->Name, 21, name);
	Amount = amount;
	//this->Amount = amount;
	Price = price;
	//this->Price = price;
}

void CGoods::GetName(const char name[])
{
	strcpy_s(Name, 21, name);
}

int CGoods::GetAmount(void)
{
	return Amount;
}

float CGoods::GetPrice(void)
{
	return (Price);
}

int main()
{
	CGoods c1, c2, c3;
	c1.RegisterGoods("C++", 12, 98.99);
	c2.RegisterGoods("C++", 23, 15.9);
	c3.RegisterGoods("C++", 44, 54.3);

	return 0;
}

這里并沒有this的存在，那么this指標在哪呢?
首先來看一下C++模型物件的安排

方法一：各物件完全獨立的安排記憶體

上圖是系統為c1，c2，c3物件分配了全套的記憶體，包括安放成員資料的資料區和安放成員函式的代碼區，但是區別同一個類所實體化的物件，是由屬性(資料成員)的值決定，不同物件的資料成員的內容是不一樣的，而行為(操作)是用函式來描述的，這些操作的代碼對所有的物件都是一樣的，

方法二：資料區私有，代碼區公有

在C++中，通過公共代碼區節省了大量的空間，
那么物件是如何區分哪個是自己的資料區呢？

this指標就是解決這個問題的，

2. this指標的底層

首先明確幾個概念：

this指標不屬于物件的一部分，不會影響sizeof(物件)的結果，
只有在類的非靜態成員函式中才可以使用this指標，其它任何函式都不可以，
this的作用域在類成員函式的內部，
當在類的非靜態成員函式中訪問類的非靜態成員的時候，編譯器會自動將物件本身的地址作為一個隱含引數傳遞給函式，也就是說，即使你沒有寫上this指標，編譯器在編譯的時候也是加上this的，它作為非靜態成員函式的隱含形參，對各成員的訪問均通過this進行，

仍然是上一個例子：

//注釋為本質
//成員方法的第一個引數添加一個物件型別的this指標，
//成員方法中出現的所有成員屬性由this指標指向，
void CGoods::RegisterGoods(const char name[], int amount, float price)
//void CGoods::RegisterGoods(CGoods *this,const, const char name[], int amount, float price)
{

	strcpy_s(Name, 21, name);
	//strcpy_s(this->Name, 21, name);
	Amount = amount;
	//this->Amount = amount;
	Price = price;
	//this->Price = price;
}

int main()
{
	c1.RegisterGoods("C++", 12, 98.99);
	//物件 + . 呼叫成員方法的本質
	//邏輯上面向物件，實際上是面向程序
	//RegisterGoods(&c1, "C++", 12, 98.99);
}

這樣就不難理解，當通過物件 + . 呼叫成員方法時，會將物件的地址作為第一個引數傳遞給成員方法，這也是一個物件資料區的唯一標識，得到該地址以后，呼叫成員函式中如果遇到成員屬性，就給每個屬性前面加上this，

3.this指標的型別

this指標的型別為 : 型別名 * const this，
但是在VS2022中發現并沒有這個const，不知道是什么情況

4. C++類成員函式默認呼叫方式與 c語言呼叫方式的區別

C++默認呼叫(C++成員函式的this指標)

void CGoods::RegisterGoods(const char name[], int amount, float price)
{
	strcpy_s(Name, 21, name);
	//strcpy_s(this->Name, 21, name);
	Amount = amount;
	//this->Amount = amount;
	Price = price;
	//this->Price = price;
}

void CGoods::GetName(const char name[])
{
	strcpy_s(Name, 21, name);
}

int CGoods::GetAmount(void)
{
	return Amount;
}

float CGoods::GetPrice(void)
{
	return (Price);
}

int main()
{
	CGoods c1, c2, c3;
	c1.RegisterGoods("C++", 12, 98.99);
	//C++的呼叫約定 lea ecx , [c1]
	c1.CountTotal();
	
	return 0;
}

物件 . 呼叫成員方法，邏輯上是面向物件，物理上還是面向程序，會將物件地址傳遞給成員函式的this指標，物件的地址傳遞時候，直接進行 lea ecx, [c1]，到達成員函式內部時，使用mov指令，將ecx的值傳遞給this指標，

c語言呼叫方式（thiscall呼叫）

在成員函式前面加上__cdecl ，說明是C的呼叫約定，我們可以將c1的地址傳遞給eax，通過push指令入堆疊eax，直接傳遞給形參，

//通過使用__cdecl改寫 thiscall
//void __cdecl CGoods::RegisterGoods(const char name[], int amount, float price)；

5、this 與常物件

常物件只能呼叫常方法，普通物件能呼叫普通方法和常方法，

例子：

//main函式中，哪些陳述句能編譯通過
class CGoods		//設計型別，不是定義型別
{
private:
	char Name[21];
	int Amount;
	float Price;
	float Total_value;
public:
	CGoods(char name[], int amount, float price, float total_value)
	{
		strcpy_s(Name, name);
		Amount = amount;
		Price = price;
		Total_value = https://www.cnblogs.com/baobaobashi/archive/2023/01/12/total_value;
	}
	void RegisterGoods(const char[], int, float);

	float GetPrice(void)
	{
		return Price;
	}
	float GetTotal_value(void) const
	{
		return Total_value;
	}
};

int main()
{
	CGoods c1 = {"C++",12,23.0,23.0 };
	const CGoods c2 = { "java",12,23 };

	c1.GetPrice();	//right：普通物件呼叫普通方法可以通過this指標修改成員函式的值
	c2.GetPrice();	//error：常物件不能呼叫普通方法，常物件呼叫普通方法時，成員屬性有修改的風險，所以報錯，

	c1.GetTotal_value();	//right：普通物件既可以呼叫普通方法又可以呼叫常方法
	c2.GetTotal_value();	//right：常物件只能呼叫常方法
}

我們知道了this指標的型別是物件名 *const this，那么物件加 const 也就是const 物件名 *const this型別，為了給this指標所指向的物件限定，也就是不允許修改物件中的成員屬性，那么任何對成員屬性進行修改的行為都是錯誤的，

四、const 回顧

int main()
{
	const int a = 10;
	int b = 20;

	int* p1 = &a;			//error:可以通過p1改變a
	const int* p2 = &a;		//right:p2所指向的值不能修改
	int* const p3 = &a;		//error：可以通過p3改變a，但不能改變p3的指向
	const int* const p4 = &a;	//right：能力收縮
	return 0;
}

五、建構式和解構式

1.建構式和解構式的用法

class Pointer
{
public:
	int row;
	int col;
	
	//建構式：
	//1、函式名與類名相同
    	//2、無回傳值
    	//3、物件實體化時，編譯器自動呼叫
    	//4、可以多載
		
	Pointer()		//無參建構式，預設構造
	{
		row = 0;
		col = 0;
	}

	Pointer(int r, int c)		//建構式多載
	{
		row = r;
		col = c;
	}

	~Pointer()	//解構式
	{
		cout << "Pointer" << endl;
	}
	
	//解構式：
	//1、~ + 類名 
	//2、解構式無函式回傳值型別
	//3、一個類只能一個也只能有一個解構式
	//4、物件注銷時，系統會自動呼叫
	//5、如果沒有給出解構式，系統會給出默認解構式
};

int main()
{
	Pointer c1 = { 12,23 };
	Pointer c2;		//right：呼叫預設建構式
	//Pointer c2();		//error：沒有引數不需要帶括號
	Pointer c3(10, 20);		//right：呼叫帶引數建構式

	//不能通過物件手動呼叫建構式
	//c2.Pointer(10,20);	//error

	//有空間不一定有物件，得要物件呼叫建構式來構建物件，才有空間
	//有物件一定有空間
	return 0;
}

2.建構式和建構式的執行順序

留給后面

class Object
{
private:
	int val;
public:
	Object(int x)
	{
		val = x;
		cout << "create :" << val << endl;
	}
};
Object o1(1);

int main()
{
	Object o2(2);
}

Object o3(3);

已解決：程式執行順序

總結

待解決的問題：

const 和參考的深入
[程式執行順序]
類中的默認成員方法

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