C++学习 day5

发布于 26 天前  24 次阅读

Day 5：异常、this、static 和 BMP 图片显示

今天目标：继续完善类的封装，掌握异常处理、this 指针、静态成员，并用类封装屏幕绘制和 BMP 图片显示。

对应代码：

2-代码/day5-异常/list.hpp
2-代码/day5-异常/list.cpp
2-代码/day5-异常/dir.hpp
2-代码/day5-异常/dir.cpp
2-代码/day5-异常/24-异常示例.cpp
2-代码/day5-异常/25-this指针.cpp
2-代码/day5-异常/26-static成员示例.cpp
2-代码/day5-异常/tongxun_v3.cpp
2-代码/day5-异常/28-绘制位图/

1、List 链表补充

Day5 的 List 链表用来保存字符串，例如文件名：

using Type = std::string;

常用接口：

void push_back(Type x);
void push_front(Type x);
void pop_back();
void pop_front();
int size() const;
bool empty() const;
Type getElem(int n) const;

按位置获取元素：

Type List::getElem(int n) const
{
    if (n < 1 or n > _size)
        throw std::out_of_range("n out of range!");

    Node *p = _head;
    for (int i = 1; i < n; i++)
    {
        p = p->_next;
    }

    return p->_data;
}

说明：

1. 当前链表下标从 1 开始。
2. 获取元素前要判断范围。
3. 越界时抛出 std::out_of_range，避免访问空指针。

2、Dir 类筛选 BMP 文件

Dir 类负责打开目录、读取目录项、筛选 BMP 文件。

主要接口：

class Dir
{
public:
    Dir(std::string path);
    ~Dir();

    List getAllFilenames();
    List getBitmaps();
    bool isBitmap(std::string pathfile);
};

构造函数打开目录：

_pdir = opendir(_path.c_str());
if (_pdir == nullptr)
    throw std::runtime_error("open dir error");

析构函数关闭目录：

closedir(_pdir);

筛选 BMP 文件：

bool Dir::isBitmap(std::string pathfile)
{
    return pathfile.find(".bmp") != std::string::npos;
}

使用方式：

Dir dir("./");
List list = dir.getBitmaps();
list.print();

一句话理解：

Dir 把 opendir、readdir、closedir 封装成对象操作，并用 List 保存读取到的文件名。

3、异常处理

异常用于处理运行时错误。

抛出异常：

throw std::logic_error("x out of range!");

捕获异常：

try
{
    foo(-1);
}
catch (int err)
{
    cout << "捕获int类型异常" << endl;
}
catch (double err)
{
    cout << "捕获double类型异常" << endl;
}

如果抛出的是标准异常，例如 std::logic_error，通常这样接：

try
{
    foo(-1);
}
catch (const std::exception& e)
{
    cout << e.what() << endl;
}

标准异常类型需要头文件：

#include <stdexcept>

常见异常：

std::logic_error      逻辑错误
std::runtime_error    运行时错误
std::out_of_range     越界错误
std::bad_alloc        内存申请失败

注意：

1. throw 后面的代码不会继续执行。
2. catch 按顺序匹配异常类型。
3. 没有被捕获的异常会继续向上抛出。
4. 析构函数中不建议抛异常。

4、this 指针

对象调用非静态成员函数时，编译器会自动把对象地址传给函数，这个隐藏参数就是 this。

示例：

class Demo
{
public:
    void setX(int x)
    {
        _x = x;       // 等价于 this->_x = x;
    }

    int getX() const
    {
        return _x;    // 等价于 return this->_x;
    }

private:
    int _x;
};

理解：

this 指向当前调用成员函数的那个对象。

类型：

普通成员函数中：this 是 类名* const
const 成员函数中：this 是 const 类名* const

补充：

成员变量存放在每个对象里。
成员函数存放在代码段，同类型对象共用一份。
this 用来区分当前函数正在操作哪个对象。

空类对象：

没有数据成员的对象也占空间，通常 sizeof(空类) == 1。
原因是每个对象都需要有唯一地址。

5、static 静态成员

static 修饰类成员时，表示这个成员属于类，而不是属于某一个对象。

静态成员变量：

class Demo
{
private:
    static int cnt;
};

int Demo::cnt = 0;

特点：

1. 所有对象共享同一份静态成员变量。
2. 不占用普通对象的成员空间。
3. 必须在类外单独定义和初始化。

静态成员函数：

static int getCnt()
{
    return cnt;
}

调用方式：

Demo::getCnt();

注意：

1. 静态成员函数没有 this 指针。
2. 静态成员函数不能直接访问普通成员变量。
3. 静态成员函数不能写成 const 成员函数。

Day5 示例中用 cnt 统计当前 Demo 对象数量：

构造函数中 cnt++
析构函数中 cnt--

6、通讯录封装

tongxun_v3.cpp 把通讯录封装成 Addressbooks 类型。

成员数据：

Person personArray[MAX]   联系人数组
int m_Size                当前联系人数量

主要接口：

addPerson()       添加联系人
showPerson()      显示联系人
isExist()         判断联系人是否存在
deletePerson()    删除联系人
findPerson()      查找联系人
modifyPerson()    修改联系人
cleanPerson()     清空联系人

封装思想：

1. Person 结构体放在 Addressbooks 内部，只服务通讯录。
2. 联系人数组和数量设为 private，外部不能随便修改。
3. 外部只能通过 public 成员函数操作通讯录。

7、屏幕与图形类封装

28-绘制位图 目录把屏幕绘制拆成多个类。

类的分工：

Point   保存坐标 x、y
Color   保存 RGB 颜色，并转换成整数颜色值
Screen  打开 /dev/fb0，mmap 映射显存，提供 drawPoint
Rect    保存矩形宽高、位置、颜色，并绘制矩形
Circle  保存圆心、半径、颜色，并绘制圆
Bitmap  读取 BMP 文件，并绘制图片

屏幕绘制核心：

*(_addr + _w * y + x) = color;

含义：

显存可以看成一维数组。
第 y 行第 x 列的位置 = _addr + _w * y + x。

构造函数适合做初始化：

Screen screen("/dev/fb0");

使用方式：

Bitmap bmp("./1.bmp");
bmp.draw(screen);

8、BMP 图片显示

BMP 是无压缩位图文件，常见 24 位和 32 位格式。

文件关键位置：

0x00    文件标识，BMP 文件以 'B' 'M' 开头
0x0A    像素数组起始偏移
0x12    图片宽度
0x16    图片高度
0x1C    色深
0x1E    压缩方式，0 表示无压缩

像素格式：

24 位 BMP：B G R
32 位 BMP：B G R A

每行补齐：

BMP 每一行字节数必须是 4 的倍数，不足部分要跳过。

方向判断：

width  > 0：每行从左往右保存
width  < 0：每行从右往左保存
height > 0：整张图从下往上保存
height < 0：整张图从上往下保存

绘制坐标：

int x = _w > 0 ? j : width - 1 - j;
int y = _h > 0 ? height - 1 - i : i;
screen.drawPoint(x + x0, y + y0, Color(r, g, b).toInt());

说明：

如果 height > 0，BMP 第一行像素其实是图片最下面一行，
所以要画到屏幕的 height - 1 - i 行，避免图片上下颠倒。

9、循环播放 BMP 图片

把一个目录中的 BMP 文件名读取出来，保存到 List，再循环显示：

Dir dir("./bmp");
List bmp_list = dir.getBitmaps();
Screen screen("/dev/fb0");

while (true)
{
    for (int i = 1; i <= bmp_list.size(); i++)
    {
        std::string filename = bmp_list.getElem(i);
        Bitmap bmp(filename);
        bmp.draw(screen);
        sleep(1);
    }
}

运行方式：

./a.out ./bmp
./a.out ./bmp 2

说明：

第 1 个参数：BMP 文件夹路径。
第 2 个参数：每张图片显示的秒数。

10、Day5 总结

1. List::getElem 通过范围判断和异常避免越界访问。
2. Dir 类封装目录读取，并筛选 BMP 文件。
3. throw 抛异常，try/catch 捕获异常。
4. this 指针表示当前对象地址，由编译器自动传入。
5. static 成员属于类，所有对象共享，没有 this。
6. 通讯录示例体现了 private 数据 + public 接口的封装。
7. Screen 类封装了 framebuffer 打开、mmap 映射和画点。
8. Rect、Circle、Bitmap 都通过 draw(Screen&) 绘制到屏幕。
9. BMP 像素按 BGR 保存，每行 4 字节对齐。
10. BMP 高度为正时，像素数据从下往上保存，绘制时要翻转 y 坐标。

一句话记忆：

Day5 的重点是把错误处理、对象自身 this、类共享 static 和屏幕图片显示，都放进类的封装思路里理解。

"When faced with uncertainty, ask the spring breeze."