C++之类和对象上篇-CFANZ编程社区

一.类的初步认识

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。

C 语言中，结构体中只能定义变量，在 C++ 中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数，以下面的代码为例

// struct/class
// C++ 兼容C里面结构体的用法
// 同时struct在C++中也升级成了类
// C++类跟结构体不同是除了可以定义变量，还是可以定方法/函数
struct Student
{
	// 成员变量
	char _name[10];//此处加_是为了于普通变量进行区分
	int  _age;
	int  _id;

	// 成员方法/成员函数
	void Init(const char* name, int age, int id)
	{
		strcpy(_name, name);
		_age = age;
		_id = id;
	}

	void Print()
	{
		cout << _name << endl;
		cout << _age << endl;
		cout << _id << endl;
	}
};

int main()
{
	// ListNode* node;
	// struct ListNode* node;

	struct Student s1; // 兼容c
	Student s2;        // 升级到类，Student类名，也是类型

	s1.Init("张三", 18, 1);
	s2.Init("李四", 19, 2);

	s1.Print();
	s2.Print();

	return 0;
}

二.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，{}中为类的主体，注意类定义结束时后面分号。类中的元素称为类的成员：类中的数据称为类的属性或者成员变量; 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，需要注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理。

2. 声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件中

三.类的访问限定符和封装

1.访问限定符

一般在定义类的时候，建议明确定义访问限定符，不要用class/struct默认限定

2.类的封装

面向对象三大特性：封装、继承、多态
封装: 1、数据和方法都放到了一起在类里面 2、访问限定符

为什么要用封装？？

因为封装是一种更好的管理，不封装是一种自由管理，封装它会将数据和方法都封装到类里面，还可以给你访问定义成公有，不想给你访问定义成私有或是保护。

四.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中。在类体外定义成员，需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。

class Stack
{
public:
	void Init();
	void Push(int x);
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};



//这里需要指定Init是属于Stack这个类域
void Stack::Init()
{
	_a = nullptr;
	_top = _capacity = 0;
}

五.类对象模型

1.类对象的存储方式

每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，所以类中只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

以下面这个程序为例，它的输出是 1 1 4。这很好印证了成员函数是在公共代码区，而非在类内存储，但是为什么空类的大小是一个字节呢？

因为空类会给1byte，这1byte不存储有效数据，只是为了占位，表示对象存在

class A1
{

};
class A2
{
	void f();
};
class A3
{
public:
	int a;
private:
	void f();
};
int main()
{
	cout << sizeof(A1) << endl;//空类的存一个字节
	cout << sizeof(A2) << endl;//一个字节
	cout << sizeof(A3) << endl;//四个字节
	return 0;
}

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐，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。

2.结构体内存对齐规则

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。

注意：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。 VS中默认的对齐数为8

3. 结构体总大小为：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小）的整数倍。
4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

六.this指针

1.隐藏this指针

我们先来定义一个日期类data


class Data
{
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;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Data d1;
	d1.init(2022, 4, 5);
	d1.print();

	Data d2;
	d2.init(2022, 4, 6);
	d2.print();

	return 0;
}

对于上述类，有这样的一个问题：
Date类中有Init与print两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用init函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？

C++中通过引入this指针解决该问题，即：C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的指针参数，让该指针指向当前对象(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户是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

2.this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. this指针本质上其实是一个成员函数的形参，是对象调用成员函数时，将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由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传递。

5.this是存在哪的呢？一般情况下是在栈（因为它是形参），有些编译器会放到寄存器中，如vs2013，放到ecx中。

C++之类和对象上篇