C++类和对象上篇

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📙前言

哈喽！大家好呀，咱们又见面了。
上期我们也是触摸到了C++的大门，那么这期我们就要开始慢慢的推开这扇大门了。也希望和大家一起坚持学习下去。

📙1、面向过程与面向对象的初步认识

• 我们之前所学的C语言是面向过程的这么一个语言。C语言关注的是过程，分析出解决问题的步骤，然后逐步执行解决问题。
• 就比如我们在手洗衣服时，会有这些步骤：
  

• C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事划分成不同对象，靠和对象之间的交互完成任务。
  

• 整个过程就四个对象：人、洗衣机、衣服洗衣服。

• 人倒入洗衣服和衣服，启动洗衣机，洗衣机就会完成该完成的步骤。

• 人、洗衣机、衣服、洗衣服四个过程之间是相互交互的，人不关心洗衣机是如何洗衣服、甩干的。
  

📙2、类的引入

• 在C语言中我们定义一个栈是这样定义的：

struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;
};
//函数只能写在外面
void StackInit(Stack* st)
{
	//...
}

• 现在C++里写栈时，会发现在struct里面是可以定义函数的。

struct Stack
{
	int* a;
	int top;
	int capacity;

	void Init();
};

• 这其实就是面向对象：C++把struct叫作类，因为C++包含C的百分之80/90，所以在C++里struct包含了C语言里的所有用法，且C++还对struct进行了升级。但在C++中，定义自定义类型通常都是用class定义的，极少数情况用struct定义。

📙3、类的定义

class className
{
	//类体：由成员函数和成员变量组成
};

• class 为定义类的关键字、className 是这个类的名字、{}为类的主体、注意：{}后面的;不能省略。
• 类体中的内容称为类的成员，类里的变量叫作成员变量、类里的函数叫作成员函数。

• 类定义的两种方式：

1. 声明和定义都放在类内，但需要注意：在类里定义的成员函数有可能会被编译器当作内联函数处理。

//人
class Person
{
public:
	//打印信息
	void print()
	{
		cout << (*_name) << "-" << (*_sex) << "-" << _age << endl;
	}

private:
	char* _name;//名字
	char* _sex;//性别
	int _age;//年龄
};

2.声明和定义分离，声明在.h文件里、定义在.cpp文件里。

• 注意：cpp文件里定义的函数需要加 类名::
  
  
• 一般情况下都是用第二种方式。

• 成员变量的命名规则(建议)

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		//这样你怎么分清楚哪个是类的成员变量，哪个是形参?
		year = year;
		month = month;
		day = day;
	}

private:
	int year;
	int month;
	int day;
};

• 所以建议大家在写类的成员变量时，在前面后后面加上_，便于区分。

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

📙4、类的访问限定符

• C++实现封装的方式：用类将对象的属性(成员变量)和方法结合在一起，通过访问权限的方式提供接口给外部的用户使用。
  

1. 公有：类内可以访问，类外也可以访问。
2. 保护：类内可以访问，类外不可以访问。
3. 私有：类内可以访问，类外不可以访问。

• 在前期，我们就把保护和私有两个权限都当成一样的作用来使用。保护权限要到继承篇才好具体说明。

• class和struct的区别：

1. class的默认访问权限是私有的，而struct的默认访问权限是公有的。
2. struct包含了C语言struct的功能。

📙5、类的作用域

• 类的作用域就是定义类的{}里面为类的作用域。

class Date
{
//{}内，为类的作用域
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
//{}外，不是类的作用域

• 注意：在类外定义成员时，要用::域作用限定符来指定属于哪个类的。

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day);

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Date::Init(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

📙6、类的实例化

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day);

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

• 大家想一下，类内的成员变量是声明还是定义呢？— 是声明
• 那么定义在哪呢？

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	//这样就是类的实例化
	//C++把d1叫作对象
	Date d1;

	return 0;
}

• 可以这样理解：
  
• 一个类可以有很多个对象，同理一张图纸也可以盖出好几栋一样的房子。
  

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	//一个类可以实例化多个对象
	Date d1;
	Date d2;
	Date d3;
	Date d4;
	Date d5;

	return 0;
}

📙7、类的对象模型

📋7.1、类对象的存储方式

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

• 大家猜猜上面类的大小是多少？
• —12字节
  
• C++类的大小和C语言的struct定义类型的大小的计算方式是一样的(都是要内存对齐)。
• 空间是可以重复利用的，所以成员函数不在类开辟的空间内，而是在C++的一个公共代码区内放置成员函数，调用时会去这个公共的代码区寻找函数。
• 如果，成员函数也和成员变量一样开辟空间，那么实例化多个对象时也就开辟了多个一样的函数空间，这样就会造成空间上的浪费。

//空类又是多少字节呢？
class Stack
{};

• 也许大家会认为空类没有开辟空间就是0字节。其实不是，为了证明这个空类存在过C++给空类安排了1字节的空间，来证明这个类存在过。
  

📙8、this指针

📋8.1、this指针的引出

#include<iostream>
using namespace std;

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;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2;
	d1.Init(2024, 5, 1);
	d2.Init(2024, 5, 5);

	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

• 对上述类有一个问题：
• 上面代码中的函数Init和Print是怎么知道操作的对象是d1，而不是d2的呢?
• C++中引入了this指针解决了这个问题，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访问，都是通过这个指针访问的。只不过对用户是隐藏起来的，用户不需要传递，编译器会自动完成操作。

📋8.2、this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const，即，成员函数内不能给this指针赋值。

Date* const this

2. 只能在类内使用。
3. this指针本质成员函数的形参，但对象调用成员函数时，将对象的地址作为实参传递给this形参。所以对象内不会给this指针开辟空间。

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//语法上的转换 void Print() ==> void Print(Date* this)
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{

	Date d1;
	Date d2;
	d1.Init(2024, 5, 1);
	d2.Init(2024, 5, 5);

	d1.Print();//语法上的转换d1.Print(); ==> d1.Print(&d1);
	d2.Print();//d2.Print(); ==> d2.Print(&d2);

	return 0;
}

4. this指针是成员函数第一个隐含的指针形参，由编译器通过寄存器自动传递，不需要用户传递。

• this的一些细则：

1. this不能显示传实参和写形参。
   
2. this可以在成员函数内显示写this。
   
   至于为什么可以在成员函数里显示写this指针呢，到类和对象中篇会给大家讲到。