C++----类与对象

1、面向过程和面向对象初步认识

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。
例如洗衣服，将洗衣服的过程分解成多个步骤：

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。例如洗衣服，共有4个对象：人、衣服、洗衣粉、洗衣机，整个洗衣服的过程：人将衣服放进洗衣机、倒入洗衣粉、启动洗衣机、洗衣机完成洗衣过程并甩干。整个过程主要是：人、衣服、洗衣粉、洗衣机4个对象之间交互完成的，人不需要关心洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何甩干的。

2、类的引入

C语言结构体中只能定义变量，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；在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数。

typedef int DataType;
struct Stack
{
  void Init(size_t capacity)
  {
     _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
     if (nullptr == _array)
        {
           perror("malloc申请空间失败");
           return;
        }
     _capacity = capacity;
     _size = 0;
  }
  void Push(const DataType& data)
  {
      // 扩容
      _array[_size] = data;
      ++_size;
   }
  DataType Top()
  {
    return _array[_size - 1];
  }
  void Destroy()
  {
     if (_array)
     {
        free(_array);
        _array = nullptr;
        _capacity = 0;
        _size = 0;
      }
   }
  DataType* _array;
  size_t _capacity;
  size_t _size;
};
int main()
{
  Stack s;
  s.Init(10);
  s.Push(1);
  s.Push(2);
  s.Push(3);
  cout << s.Top() << endl;
  s.Destroy();
  return 0;
}

在C++中更喜欢用class来代替结构体的定义。

3、类的定义

class className
{
    // 类体：由成员函数和成员变量组成
};  // 注意后面的分号不能少

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 Date
{
private:
	int _year;//为区别成员变量和形参，一般在成员变量前加_或my
	int _month;
	int _day;
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
};

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::，后序工作中尽量使用第二种。
   
   

4、类的访问限定符及封装

4.1、访问限定符

访问限定符的说明：
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. 如果类中没有写访问限定符，class会默认访问权限为private（私有），struct为public(公有，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

4.2、封装

在c语言中，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。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。

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。

Init指定是属于Date这个类域的。

6、类的实例化

例如以上的Date，相当于是类型定义，使用时必须要给出一个变量，才能使用。

int main()
{
	Date d1;
	d1.Init(2023, 3, 3);
	return 0;
}

7、如何计算类对象的大小

一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和（成员函数放在公共代码区，不计算大小；计算方法参照C语言中结构体的内存计算方法），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
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。

8、this指针

8.1 this指针的引出

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	void Init(int year, int month, int day)//为区别成员变量和形参，一般在成员变量前加_或my
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
//void Print(Date* this)//this指针不能写在形参里，this指针的定义和传递都是编译器的活，我们不能越俎代庖
	//{
		//cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	//}
};
int main()
{
	Date d1,d2;
	d1.Init(2023, 3, 3);
	d2.Init(2023,3,5);
	d1.Print();
    //d1.Print()
	d2.Print();
	return 0;
}

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。

8.2 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（因为this指针是形参，所以this指针存储在栈帧中），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

//this指针的定义和传递，都是编译器的活，我们不能去抢。但是我们可以在类里面用this指针 
void Print(Date* this)
{
    cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
}