C++类与对象 （上）

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1.面向过程和面向对象初步认识

1. 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。
2. 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

2.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。

//C语言中的结构他
struct text
{
	int a;
	int b;
};

• 在C语言中我们只能定义变量并不能定义函数或者其他的。
  但是在C++中，C语言中的struct结构体关键字被叫做另一个名字——类。
  类中不仅能定义变量而且也可以定义函数

//C++中的类
struct text
{
	int a;
	int b;
	void func()
	{
		cout<<"hello C++"<

• 上面类的定义，在C++中更喜欢用class来代替

class text
{
	int a;
	int b;
	void func()
	{
		cout<<"hello C++"<

3.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，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。

class Person
{
	//声明和定义全部放在类中
	void print()
	{
		cout << "hello C++" << endl;
	}

	int age;
	string name;
	string sex;
};

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::
   

• 在我们C语言中，我们一般都规定函数的声明和定义都分开写在一个文件中。但是在C++中，我们有点不一样，就是我们建议部分的函数声明和定义写在一起，因为我们上面也说到了，类中的函数时默认内联inline的，也就是在汇编时展开的，所以我们的建议时比较简洁的函数直接在函数中声明和定义写一起，大一点的函数就分开写，这样我们的代码效率就会得到提高。

3. 成员变量命名规则的建议：
   这里我们程序员都有一个共识，就是我们定义类成员变量的时候，我们的命名规定一般是以“-”开头的也有“m_”开头的，这是为了区分类成员变量和形参变量。
   比如：

class Person
{
	//声明和定义全部放在类中
	void print(int age, string name, string sex)
	{
		age = age;
		name = name;
		sex = sex;
	}

	int age;
	string name;
	string sex;
};

这个时候我们怎么区分那个是类成员变量，那个是形参变量呢？

4.类的访问限定符及封装

4.1权限限定符

• 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)
   注意：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

• 问题：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。

4.2封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态

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。
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。你可以理解成，我们将功能都
  封装在一个类里面，类就是我们的包装外壳。

5.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。这个就和我们之前讲的命名空间是一个道理。

• 就像我们刚才当成员函数的声明和定义分开的时候，我们定义函数的时候，要指明是那个作用域的函数。

6.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；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个
   类，来描述具体学生信息。
   类就像谜语一样，对谜底来进行描述，谜底就是谜语的一个实例。
   谜语：“年纪不大，胡子一把，主人来了，就喊妈妈” 谜底：山羊
2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象才占用实际的物理空间，存储类成员变量
3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设
   计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象
   才能实际存储数据，占用物理空间

7.类的对象大小的计算

7.1如何计算类的大小

从上面的的代码我们不妨猜测，类的计算大小的方式和结构体是一样的，一样要利用内存对其计算。

我们回顾一下内存对其：

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

那如果我们的类里面生么都没有呢？

class Person
{

};
int main()
{

	Person p1;//创建类实例化
	cout << sizeof(p1) << endl;
	return 0;
}

• 我们看到了，就算类里面什么都没有，他还是占了一个字节的空间。这就有点像我们之前讲Linux的时候，我们Windows创建一个空的文本文件，这个文件有没有占用磁盘空间的问题。虽然类中什么没有，但是类中还存放着一些信息，这些信息也是要占用内存的。

7.2类对象的储存方式

我们再来看一下这段代码

class Person
{
public://这里是分号

	void print()
	{
		cout << "hello C++" << endl;
	}
	
private:
	int _a;
	int _b;
	int _c;
};
int main()
{

	Person p1;//创建类实例化
	cout << sizeof(p1) << endl;
	return 0;
}

• 这个时候，我们类中不仅有成员变量，也有成员函数，这个时候类的大小是多少呢？
  
• 我们会发现，他的大小跟没有加成员函数的大小是一样的。那我们大胆猜测一下，有没有可能我们计算类的大小时，并不把成员函数计入计算当中，那问题来了，既然在类中，为什么不要把成员函数计入计算当中呢？于是我们就再次猜测，可能我们的成员函数与成员变量的存储地方不一样。
  也就是说我们的类中只存放着类成员变量，而我们的类成员函数时存放在公共区的，我们一个类定义多个对象的时候，类对象每次调用同一个函数时都是这块公共区找这个函数的。

8.类成员函数的this指针

8.1this指针的引出

回到我们之前的一个代码：

class Person
{
public:
	//声明和定义全部放在类中
	void print(int age)
	{
		age = age;
		cout << "print中的age:" << age << endl;
	}

	int age;
};

int main()
{
	Person p1;
	p1.print(20);
	cout << "类成员变量age："<< p1.age << endl;
	return 0;
}

• 这里我们会发现成员变量age并没有改变，改变的只是形参的age。
  那如果我们就要用名字相同的变量来区分成员变量和形参变量呢？这个时候就有了this指针。

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

8.2this指针的特性

1. this指针的类型：* 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