【C++】类与对象（上）

一、面向过程和面向对象初步认识

C语言是面向过程的， 关注的是过程，分析出求解问题的步骤。通过函数调用逐步解决问题。

C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完成。

二、类的引入

C语言结构体当中只能定义变量，在C++当中结构体内不仅可以定义变量，还可以定义函数比如以前实现的栈，结构体当中只能定义变量，现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数

C++当中更喜欢用class来代替struct.

三、类的定义

class className
{
// 类体：由成员函数和成员变量组成
};  // 一定要注意后面的分号

class为定义类的关键字，className为类的名字，大括号当中是主体。注意定义结束时后面的分号不能省略。

类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量；类中的函数称为类的方法或者成员函数。

类的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能将其当成内联函数处理
   声明和定义全部放在类体当中：
   

1. 类声明放在.h文件当中，成员函数放在.cpp中。注意：成员函数明前必须加类名::

成员变量命名规则的建议：

// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
class Date
{
public:
  void Init(int year)
  {
    // 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
    year = year;
  }
private:
  int year;
};
// 所以一般都建议这样

一般情况下需要加个前缀或者后缀标识区分。

四、类的访问限定符及封装

①访问限定符

C++实现封装的方式：用类将对象和属性和方法结合在一起，让对象更加完善，通过访问权限选择的将其接口提供给外部用户使用。

【访问限定符说明】

1. public修饰的成员可以在类外直接访问
2. protected和private修饰的成员在类外不能直接访问（此时protected和private是类似的）
3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置到下一个访问限定符出现为止

1. 如果后面没有访问限定符，作用域就到}即类结束
2. class默认访问权限是private，struct为public

注意：访问限定符只在变异的时候有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定上的区别

C++当中struct和class的区别是什么？

C++需要兼容C语言，所以C++当成struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的。区别是struct定义类默认访问权限是public，class定义类的时候默认访问权限是private.

②封装

面向对象的三大特征：继承、多态、封装

什么是封装？

封装：将数据和操作数据的方法有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互

封装本质上是一种管理，让用户更加方便的使用类。比如：计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机，鼠标以及键盘插孔等，让用户与计算机交互即可。

在C++语言当中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机的结合，通过访问权限来隐藏内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。

五、类的作用域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域当中。在类体外定义成员时，需要使用::作用域操作符指明成员属于那个类域

六、类的实例化

1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它
2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出来的对象，占用实际的物理空间，存储类成员变量
3. 类实例化出对象就像显示中使用建筑设计图建造出房子，类就是设计图。只设计需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。

七、类对象模型

①如何计算类对象大小

class A
{
public:
  void PrintA()
  {
    cout << _a << endl;
  }
private:
  char _a;
};

类中既有成员变量又有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？

②类对象的存储方式

对象中包含各个成员。每个对象当中成员变量是不同的，但是调用同一份函数。如果按照此方式存储。当一个类创建多个对象的时候。**每个对象都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。

只保存成员变量，成员函数放在公共的代码段

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:
  void f1() {}
private:
  int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
  void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

sizeof(A1):4 sizeof(A2):1 sizeof(A3):1

结论：一个类的大小，实际就是该类当中成员变量只和，当然要注意内存对齐。注意空类的大小空类比较特殊，编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象。

③结构体中内存对齐规则

文章

八、this指针

①this指针的引出

我们先来创建一个日期类

class Date
{
public:
  void Init(int year, int month, int day)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void Print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
private:
  int _year;     // 年
  int _month;    // 月
  int _day;      // 日
};
int main()
{
  Date d1, d2;
  d1.Init(2022, 1, 11);
  d2.Init(2022, 1, 12);
  d1.Print();
  d2.Print();
  return 0;
}

Date类中Init和Print两个成员函数，函数中没有关于不同对象的区分，那d1调用Init时，该函数如何知道应该设置那个对象的？

C++当中通过引入this指针来解决这个问题。C++编译器给每个“非静态的成员函数”增加一个隐藏的指针参数，让改指针指向当前对象（函数运行时调用该函数的对象），在函数体中所有“成员变量”的操作，都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用都是透明的，不需要用户来传递，编译器自动完成。

②this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数当中不能给this赋值
2. 只能在“成员函数”内部使用
3. this指针本质是成员函数的形参，当对象调用成员函数的时候，当对象地址作为实参传递给this形参。所以对象中不存储this指针
4. this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况编译器自动传递，不需要用户传递

• this指针存在哪里？
  栈区
• this指针可以为空吗？

// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:
  void Print()
  {
    cout << "Print()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->Print();
  return 0;
}
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:
  void PrintA()
  {
    cout << _a << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->PrintA();
}