🏠专栏介绍：浅尝C++专栏是用于记录C++语法基础、STL及内存剖析等。
🚩一些备注：之前的文章有点杂乱，这里将前面的知识点重新组织了，避免了过多冗余的废话。
🎯每日努力一点点，技术变化看得见。

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面向对象与面向过程的区别

C语言是面向过程的，注重的是过程。在C语言中求解问题时，需要将问题分解为一系列的步骤，再通过函数调用逐步解决。

将面向过程的方法应用于泡泡面上，就可以分解成如下5个步骤↓↓↓

C++则是面向对象，注重的是对象。在C++中求解问题时，会将一件事拆分成不同的对象，通过对象之间的交互来解决问题。

将面向对象的方法引用与泡泡面上，就可以拆分出3个对象，分别是人、泡面、热水器。对于买泡面的操作甚至可以引入商店这对象。通过泡面、人、热水器、商店之间的交互（如：人去拆泡面包装，人去给热水器加热水，热水器给人提供热水这些都属于对象之间的交互），即可完成泡泡面的操作。这就是面向对象的思想。

类的引入

对于上面对面向对象的解释，可能还是有些不知所云。咱来对比C语言和C++的栈操作，就可以更加了解面向对象。↓↓↓

在C语言中，可以将栈接口写成如下形式（仅展示栈的部分代码）↓↓↓

typedef int STDataType;
struct Stack
{
	STDataType* _array;
	size_t _top;
	size_t _capacity;
};

void Init(struct Stack& s, size_t capacity)
{
	_array = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * capacity);
	_size = 0;
	_capacity = capacity;
}

void Push(struct Stack& s, const DataType x)
{
	if(_top == _capacity)
	{
		//扩容
	}
	_array[_top] = x;
	_top++;
}

C语言中，使用栈时，栈的存储和栈的操作是完全分离的，如果想操作某个栈，需要将该栈的地址一并传入操作函数中。咱可以看一下C语言中如何使用栈的。↓↓↓

int main()
{
	struct Stack s;
	Init(&s, 5);
	Push(&s, 1);
	return 0;
}

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体不仅可以定义变量，还可以定义函数。我们可以将栈的存储和栈的操作一并放入到结构体中，如下面代码所示↓↓↓

typedef int STDataType;
struct Stack
{
	void Init(struct Stack& s, size_t capacity)
	{
		_array = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * capacity);
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	
	void Push(struct Stack& s, const DataType x)
	{
		if(_top == _capacity)
		{
			//扩容
		}
		_array[_top] = x;
		_top++;
	}
	STDataType* _array;
	size_t _top;
	size_t _capacity;
};

上面定义的结构体使得栈的存储和操作保存在一起。在对栈进行操作时，栈的存储和操作就不再是分开操作的了。咱来看一下C++下是如何操作栈的↓↓↓

int main()
{
	Stack s;
	s.Init(5);
	s.Push(1);
	return 0;
}

★ps：上面将变量和函数集合在一起的操作，在C++中更偏向于用class代替。这里展示的是C++中对一个对象的操作不再是存储和操作分离的，代码部分的细节在文章下方和后几篇文章将会讲解。

类的定义

C++中通常定义一个类，将这个对象包含的操作（函数）和变量一并存在一起。来看一下定义格式。↓↓↓

class className
{
	//类体：由成员函数和成员变量组成
};//Attention：这里一定要有分号

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。

定义类的两种方法
Function1：声明和定义全部放在类体中
★ps：需注意：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。内联函数已经在前面的函数有介绍了【内联函数文章链接，点击跳转】

Funtion2：类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中
★ps：注意：成员函数名前需要加类名::

一般情况下，工程中更期望采用第二种方式。（文章中为了展示方便，会更多使用第一种）

类的访问限定符及封装

封装

面向对象有三大特性：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。

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此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，让用户可以与计算机进行交互即可。

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

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。我们可能希望用户能访问一部分接口，而不是全部的接口。为了实现有选择性地给用户提供接口，C++中引入了访问限定符。

1. 对于public修饰地成员（含成员变量和成员方法），类外均可以访问。
2. protected和private修饰的成员在类外都不能被直接访问。对于protected和private的不同之处，会在后面介绍继承时讲解。
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)

★ps：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别。

( ఠൠఠ )ﾉtest：C++中struct和class的区别是什么？
解答：C++需要兼容C语言，所以C++中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定义的类默认访问权限是public，class定义的类默认访问权限是private。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，后序给大家介绍。

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 introduction();
private:
	char _name[20];
	int _age;
};//花括号将类与外部分离开

//需要指明定义的函数属于哪个类域
void Person::introduction()
{
	cout << "My name is " << _name << ", I am " << _age << " years old" << endl;
}

类的实例化

定义一个类与定义结构体一样，类似于定义了一个类型。

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。相当于一张表格，所有表项已经设计好了，但还没有填上具体的值。

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。（这里的对象可以理解为变量）

一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象会被分配实际的物理空间，用于存储类成员变量。

Person类没实例化前是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的成员，故下面的代码中Person._age是错的。

int main()
{
	Person xiaoming;//定义一个对象，也成为类的实例化
	xiaoming.age = 10;//ok!!
	Person._age;//error!类没有空间，故没有age
	return 0;
}

类对象的存储

类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小呢？

假设一：假设每个对象都有一份成员变量和成员方法。类是对对象的抽象，每个对象都有相同的操作，相同的属性项，但属性项的具体值是多少并不知道。例如：学生都有姓名、年龄的属性，每个人的属性不一样，所以需要分开存储；但学生都有相同的操作，如显示姓名和年龄的操作，这个操作每个对象都是一样的，没必要每个对象都存储一遍，这样会浪费存储空间。

每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。那么如何解决呢？

假设二：只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段。这个猜想似乎是合理的。

我们可以使用代码来假设我们的猜想。↓↓↓

#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:
	void introduction()
	{
		cout << "My name is " << _name << ", I am " << _age << " years old" << endl;
	}
private:
	char _name[20];
	int _age;
};

class OneFunc
{
	void func()
	{}
};

class NoThing
{

};

int main()
{
	Person jammingpro;
	cout << sizeof(jammingpro) << endl;
	cout << sizeof(NoThing) << endl;
	return 0;
}

上面代码的输出结果是24、1和1。说明对象中仅存储了成员变量，而没有存储成员函数。但如果还存储指向成员函数的指针，则sizeof(jammingpro)的大小应该大于24，这说明了对象中并没有存储成员函数指针。上面的两个猜想都是错的。下面我们来看一下类是如何存储的吧！

在对象中只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段。

结论：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。

this指针

this指针的引出

下面是一个日期类的定义↓↓↓

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, d2;
	d1.Init(2023, 6, 1);
	d2.Init(2024, 6, 1);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

对于上面的代码，我们不禁发问：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。

this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用
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。
   

★ps：我们在函数体中调用成员函数可以使用this指针，如：this->_year、this->Init(2024,5,1)。但不能在成员函数的形参列表显示给出this指针的形参位置，这个操作只能由编译器完成。

下面我们来解决一个问题：this指针可以为空吗？

class Jammingpro
{
public:
	void SayHi()
	{
		cout << "Hi" << endl;
	}
private:
	int _age;
	char _name[20];
};
int main()
{
	Jammingpro* p = nullptr;
	p->SayHi();
	(*p).SayHi();
	return 0;
}

我们将上面的代码拿去运行发现可以运行，所以this指针可以为空！因为在调用成员函数时，成员函数存储在公共代码段，如果不访问具体的非static的成员变量，并不会直接使用this指针，故不会报错。

而上面的(*p).SayHi();由于编译器发现它并没有使用到成员变量，故会将代码优化成p->SayHi();，并不会对p解引用，故也不会报错。

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