【C++】类和对象（1）

上节我们学习了C++入门的一些语法知识，这篇博客来学习类和this指针。

面向过程和面向对象的初步认识

类的引入

类的定义

类的访问限定符及封装

访问限定符

封装

类的作用域

类的实例化

类对象大小

this指针

this指针特性

面向过程和面向对象的初步认识

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。

类的引入

C语言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。比如：之前在数据结构初阶中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数。

struct Stack
{
	//成员变量
	int* a;
	int top ;
	int capacity;
	//成员函数
	void Init(int n = 4)
	{
		a = (int *)malloc(sizeof(int) * 4);
		if (nullptr == a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		capacity = n;
		top = 0;
	}
	void Push(int x)
	{
		// 扩容
		a[top++] = x;
	}

};

int main()
{
	struct Stack st1;
	Stack st2;

	st2.Init();
	st2.Push(1);
	st2.Push(2);
	st2.Push(3);

	return 0;
}

上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

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

2.类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::

更推荐采用第二种定义方式！
成员变量命名规则建议：

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
class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		_year = year;
	}
private:
	int _year;
};
// 或者这样
class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		mYear = year;
	}
private:
	int mYear;
};
// 其他方式也可以的，主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行

类的访问限定符及封装

访问限定符

C++实现封装的方式：用类将对象的属性与方法结合在一块，让对象更加完善，通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。

【访问限定符的几点说明】

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处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开始直到下一个访问限定符出现时为止
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？

封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，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，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

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。在类体外定义成员时，需要使用 ::作用域操作符指明成员属于哪个类域。

class Person
{
public:
	void PrintPersonInfo();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。

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，实例化出的对象，占用实际的物理空间，存储类成员变量。

类对象大小

类对象是以如下方式存储的：

一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，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。

如果类为空，那么这个类创建的对象大小是0吗？不是的！

大小至少为1，因为如果是0怎么能说明创建了类对象呢！

this指针

我们先来定义一个Date类：

#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;
	d1.Init(2024, 1, 28);
	d1.Print();
	Date d2;
	d2.Init(2024, 3, 15);
	d2.Print();

	return 0;
}

我们定义了d1和d2两个实例，并且这两个实例都是通过Init函数初始化，那么Init函数怎么知道是给d1还是给d2初始化的呢？这就引出了this指针的概念。

在成员函数中，其第一个成员都是一个隐含的指针参数（this指针），该指针指向当前对象，通过该指针去访问对象的所有参数。

this指针特性

1.this指针类型

类类型* const，即在成员函数中，不能改变this指针的指向，即不能给this指针赋值。

2.只能在成员函数内部使用

比如，在Print函数中可以这样写：

	void Print()
	{
		cout << this << endl;
		cout << this->_year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}

3.this指针本质上是“成员函数”的形参，当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。

【面试题】

1.this指针存在哪里？

因为this指针本质上是成员函数的形参，而形参存在栈中，因此，this 指针存在栈中。

2.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;
}

会正常运行。虽然有p->Print();这句代码，但是，由于Print()函数并不存在于p这个对象中，而是在公共代码区存着，因此，编译器并不会对p进行解引用，只是把p作为隐含参数传递给Print函数，在Print函数中也没有使用到p，因此，程序正常运行。

// 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();
	return 0;
}