c++类的定义与使用

• c++的面向对象和面向过程
• 从struct到class的引入
• class的定义以及使用

一.c++的面向对象和面向过程

c语言是一门结构化，面向过程的语言，而c++可以支持c。所以c++并不是一门单纯的基于面向对象的语言，C++既可以进行C语言的过程化程序设计，又可以进行以抽象数据类型为特点的基于对象的程序设计。

• 面向过程：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
• 面向对象：关注的是对象，也就是将一个问题分为多个对象之间的交互来解决。

面向对象的三大特性：封装，继承，多态。

• 封装：将数据和方法结合到一起，隐藏对象的属性和实现细节，选择性的提供一些接口来和对象进行交互。封装的本质是一种管理，可以让用户更方便的使用类
• 继承： 可以利用已有的数据类型来定义新的数据类型。所定义的新的数据类型不仅拥有新定义的成员，而且还同时拥有旧的成员。我们称已存在的用来派生新类的类为基类，又称为父类。由已存在的类派生出的新类称为派生类，又称为子类。
• 多态： 使用多态能够使得不同的对象去完成同一件事时，产生不同的动作和结果。

二.从struct到class的引入

c语言中struct：

• struct只能定义变量，不能定义函数
• 在创建对象时，必须加入struct关键字

c++中struct：

• struct中既可以定义变量，也可以定义函数
• 在创建对象时，不需要加入struct关键字，即：只有结构体名就可以代表类型

#include
using namespace std;
//结构体节点的定义
struct Node
{
	//不用加struct
	Node* next;
	int data;

	void PushBack(Node* phead, int x)
	{
        //....
    }
	
}

int main()
{
    //无需加struct就可以定义变量
    Node* head = NULL;
    return 0;
}

2.1struct 和 class的区别

• struct 的成员默认访问权限为public，class的成员默认访问权限为private
• c++要兼容c，所以在c++中，struct可以当结构体使用，也可以定义类。

总结：

• 虽然struct和class都可以定义类，但是在c++中喜欢用class

三.class的定义以及使用

class className
{
	//成员变量和成员函数
};

• className 为类名，class为关键字，{}里面的是类体，最后；不能丢
• 类中定义的变量叫做成员变量或者类的属性，函数叫做成员函数或者成员方法，
• 对于成员函数可以在类中定义，也可以在类中声明，类外定义。在类外定义时需要加类名：：，表示该函数属于类域

3.1类的访问限定符

c++将成员变量和成员函数封装到类中，通过访问限定符来规定成员的访问权限，提供哪些接口给外部用户。类的访问限定符有三种：public(公有)，protected(保护)，private(私有)

• public修饰的成员可以在类外访问
• private和protected修饰的成员在类外不能直接被访问
• 访问限定符的作用范围：从一个限定符到另一个限定符
• struct的默认访问限定符为public，class为private

3.2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。

#include
using namespace std;
class Data
{
public:
	void Show();
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Data::show()
{
    cout << _year << endl;
    cout << _month << endl;
    cout << _day << endl;
}

3.3类对象的创建-类的实例化

将类比作一个建筑图纸，那么对象就是建筑物。定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它，实例化为对象后才开辟空间。

• 一个类可以实例化多个对象，对象空间中只存储成员变量。因为每个成员变量都是不一样的，但是每个对象的成员函数都是一样的，所以只需要一份共享的成员函数即可，保存在代码段。

#include
using namespace std;
class Data
{
public:
	void Show();
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Data::Show()
{
    cout << _year << endl;
    cout << _month << endl;
    cout << _day << endl;
}
int main()
{
    Data d1;
    Data d2;
    
    return 0;
}

3.4类对象的大小

类对象的大小只包含成员变量所占用的空间，代码共用一份即可。其中类对象的成员也需要满足内存对齐。
结构体内存对齐的规则：

1. 第一个成员在偏移量为0的地址处
2. 其他成员都要对齐到对齐数的整数倍地址处（对齐数：默认对齐数与成员的最小值）
3. 结构体总大小：最大对齐数的整数倍
4. 如果嵌套了结构体的话，将该结构体对齐到该结构体中最大对齐数的整数倍

3.5this指针

#include
using namespace std;
class Data
{
public:
	void Show();
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Data::Show()
{
    cout << _year << endl;
    cout << _month << endl;
    cout << _day << endl;
}
int main()
{
    Data d1;
    Data d2;

    d1.Show();
    d2.Show();
    
    return 0;
}

在上述代码中，由于成员函数只有一份，那么Show函数是怎么分辨出成员变量是属于哪个对象的呢？

在调用函数时，实际上编译器会将对象的地址当作参数传递给show函数，这个地址保存在this指针里面

• 在函数定义处：实际上为void Data::Show(Data* this)，有this指针这个隐含形参
• 在调用处：实际上为d1.Show(&d1), d2.Show(&d2);

只是上述步骤，编译器来执行，不允许程序员显示使用，但是可以在成员函数内部使用this指针

this指针的特性：

• this指针的类型：类类型*const this ,不允许改变this指针
• this指针只能在成员函数内使用
• this指针本质上是函数形参，存储在栈中
• this指针是成员函数的第一个隐含形参，一般情况由编译器ecx自动传递，不需要用户使用
• this指针可以为nullptr

// 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();
    (*p).Print();
     return 0;
}


// 2.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();
    (*p).PrintA();
    return 0;
}

在上述代码中，第一个案例是正确的，程序不会报错，第二个是错误的，因为访问了nullptr指针

看代码不能只看表象，需要看底层，编译器看待p->PrintA();

1. 需要去调用PrintA这个函数，转换为汇编call语句
2. 需要传递this指针参数，为nullptr

上面1，2案列在这两步并没有访问nullptr，但是第二个代码错误之处在于，访问了成员变量_a，而对象在nullptr处，所以编译器会报错，但是第一个代码并没有真正的访问nullptr，可以调用反汇编来观察