C++类和对象

在之前，我们写的C语言都是面向过程的，需要什么样的操作，我们就给他什么样的操作，而现在，C++引入了类， 可以面向对象，同时关注的也是对象，靠对象之间的交互来完成事件。

目录

一、类的定义

二、类的作用域

三、类对象的大小

四、this指针

五、构造函数 

​编辑六、析构函数

七、拷贝构造函数

八、运算符重载

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一、类的定义

C语言的结构体只能定义变量，不能定义函数，C++中的结构体变量和函数都能定义。同时C++新增了关键字class，可以使用class来代替struct

如上图所示，我们定义了一个sleep函数，还有一个char数组和一个int来描述Person这个类。这里也引入了public和private这两个访问限定符

我们可以在类外面访问被public修饰的内容，但是无法访问被private修饰的内容，被private修饰的内容只能在这个类里面访问。

同时还有一个protected访问限定符，我们使用的较少，在继承和多态里面会用到，到时候我们再详细讲解，对于目前，我们只需了解protected修饰成员在类外也不能直接访问即可。

C++  class类默认的访问权限为private，也就是如果你不写访问限定符，默认的权限就是private，而struct默认访问权限是public，因为要兼容C语言。

二、类的作用域

如果我们再类里面只给到了函数声明，没有给定义，我们想在类外面给定义，那么不能直接给函数定义，如下

这会使得编译器报错，因为编译器不知道你这个sleep是类里面的sleep，会误以为他是一个单独的函数，我们要想让编译器认识，就得加上  ::  作用域操作符，来说明是那个作用域的。

三、类对象的大小

在类里面，函数是不增加类对象的大小的，因为所有类成员是共用的同一份函数，我们把类的函数放在公共代码区，这样可以避免空间的浪费

通过反汇编也可以看到，函数的地址是一样的，因此我们只需要看变量的空间大小即可，这跟结构体是一模一样的运算方法。

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

通过这套方法就可以知道类对象的大小了 

还有一种特殊情况，就是类里面没有成员变量，如下

这个时候类大小也得分配一个字节，代表站位。如果你新建了一个类对象，如果字节为0就没有为你开辟空间，这个对象也就不存在了，因此分配一个字节能代表这个对象存在。 

四、this指针

this指针是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。

因此我们可以用函数里使用this来指向类里面的所有参数，如下。

因此我们可以用this来区分类里面的参数和函数参数。当然在实际开发过程中，最好将函数参数和类里面的参数做一下区分，防止混淆。下面只是方便举例子。

this指针特性

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。

同时还需要注意，当我们将类对象定义为空时，去调用类里面的函数，如果函数内部有this指针参与时，去调用便会报错，因为this指针为空。

如果没有变量或函数需要调用，那么this就算为nullptr，他不会去解引用，便不会有问题。 

五、构造函数 

构造函数是特殊的成员函数，是在构造对象的时候自动调用初始化对象的 

构造函数有以下四个特性：

1. 函数名与类名相同。

2. 无返回值（void都不需要写）。

3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。

4. 构造函数可以重载（可以写很多个初始化方式，带参、无参等）。

5. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定义编译器将不再生成。

6. 如果成员变量全是自定义类型的成员，可以考虑不写构造函数，因为编译器会自动去调用这个成员的构造函数

7. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。 注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数（不传参就可以调用的叫做默认构造函数）。

有了构造函数之后，当我们创建类对象的时候，会自动根据构造函数进行初始化，这可以避免忘记初始化的情况。 

同时我们可以对构造函数重载，可以使用让函数带上参数，当我们构造类对象时，可以再对象后添加上括号和参数，类似于函数调用，便会调用你所重载的构造函数，这点也是非常方便的。

我们还可以使用缺省函数写构造函数，通过给缺省值，来完成上面的重载。你给了值就用你给的值，你没给值我就使用缺省值。

六、析构函数

构造函数是构建时自动调用，析构函数是类对象生命周期结束时自动调用的，目的是为了完成清理工作。比方说你的变量中有指针，动态开辟的数组什么的，需要把他的空间给free或者delete掉，就可以通过析构函数来帮我们处理。

析构函数特性：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~（寓意取反）。

2. 无参数无返回值类型。

3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载

4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

5. 默认析构函数内置类型成员不会处理，自定义类型成员会调用这个成员的析构函数

析构函数还有一个特点，类对象是存在栈帧里面的，因此析构时会后进先出。由下图我们可以看到d2析构函数已经调用完并且打印了，现在调用的是d的析构函数。

七、拷贝构造函数

拷贝构造函数只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

拷贝构造函数特性：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错， 因为会引发无穷递归调用

3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对内置类型进行浅拷贝，对自定义类型会去调用自定义类型的拷贝。

拷贝构造函数编译器会自动帮我们生成， 但是帮我们生成的是浅拷贝，内容只会在内存里存在一份，如果是普遍变量还好，但如果是指针变量，并且我们在构造函数时为指针变量开辟了空间，那么发生拷贝构造后，析构函数开始执行，拷贝的内容开始析构，将存在堆上的数据进行释放，但是你原本的类对象依然指向了被释放的空间，就会发生内存泄漏的问题。

下图执行到了，func函数，func函数拷贝构造了一下类对象a，func函数完成后就会析构对象a，因此会将a对象指向的_a空间进行free，free后_a指向的内容便会还给系统。

 执行到main函数结束时，我们新建的类对象a也会进行析构，这里便会发生内存泄漏了，明明还给了系统，你却还指向着他，因此便会发生内存泄漏。

这说明默认拷贝构造不足以去释放开辟在堆上的空间，我们需要自己去写拷贝构造并进行深拷贝。

深拷贝是将开辟出来的空间按照之前的大小再开辟一份，给到拷贝的类对象，到时候进行析构会自己析构自己的空间。（现在是两个指针指向的两份空间了）

注意：拷贝构造函数一定要加上引用，因为如果参数是一个类，便会调用类的拷贝构造进行传参，如果不加上引用，拷贝构造的参数也是类对象，便会一直重复循环进行拷贝构造，不会进入到函数体内部，加上引用，便是之前类的别名，就不会再进行拷贝构造了。

同时，由于是引用，我们在拷贝构造函数内部修改类对象，也会对外部有影响，但是拷贝构造的目的仅仅是拷贝，不会修改值，因此我们最好还要加上const防止修改最合理

A(const A& a)
{
	_a  = (int*)malloc(sizeof(int) * a._capacity);
	memcpy(_a, a._a, a._size * (sizeof(int)));
	_capacity = a._capacity;
}

八、运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有其 返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。

因为自定义类型不支持运算符的操作（除了默认生成赋值重载函数），编译器不知道你想做什么，按照什么方式做，因此如果想要进行类的运算符操作，就需要重载运算符

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)

如下，我们对日期类的运算符  <   进行了重载。

bool operator<(const Date& d)
{
	if (_year < d._year){
		return true;
	}
	else if(_year == d._year && _month

 可以直接使用  <  符号来进行日期类的比较，非常方便

下面两种调用方式是一样的，但是我们通常使用第一种方式更为方便。

注意：

• 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
• 重载操作符必须有一个类类型参数
• 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义
• 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐 藏的this
• .*   ::   sizeof   ?:   . 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。 

对于其他操作符的重载也是类似的，按照你想要的方式去重载就好了。

后面我们会使用所学的类的知识去写一个日期类。