C++——类和对象

1.类的定义

1.1 类定义格式

class为定义类的关键字，Stack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。

C++中struct也可以定义类，C++兼容C中struct的⽤法，同时struct升级成了类，明显的变化是struct中可以定义函数，⼀般情况下我们还是推荐⽤class定义类。

定义类的成员函数默认为inline.

class默认为private,struct默认为public。

为了区分成员变量，⼀般习惯上成员变量会加⼀个特殊标识，如成员变量前⾯或者后⾯加_ 或者 m开头，注意C++中这个并不是强制的，只是⼀些惯例。需要注意的是，在C++中，会兼容C语言的用法，所以，也可以在C++中使用C语言中定义结构的方法，但是，一般情况下，我们是不会采用这样的方法的。

例如：

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

class Stack
{
public:
	// 成员函数
	void Init(int n = 4)
	{
		array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (nullptr == array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}

		capacity = n;
		top = 0;
	}
	void Push(int x)
	{
		array[top++] + x;

	}
	int top()
	{
		assert(top > 0);
		return array[top - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		free(array);
		array = nullptr;
		top = capacity = 0;

	}
	//成员变量
	int* array;
	size_t capacity;
	size_t top;
};

int main()
{
	Stack st1;
	st1.Init();
	st1.Push(1);
	st1.Push(2);
	st1.Push(3);
	cout << st1.top() << endl;
	return 0;
}

用struct 来定义类，例如：

cpp 复制代码

struct person
{
public:
	void Init(const char* name, int age, int tel)
	{
		strcpy(_name, name);
		_age = age;
		_tel = tel;
	}
	void Print()
	{
		cout << "姓名：" << _name << endl;
		cout << "年龄：" << _age << endl;
		cout << "电话：" << _tel << endl;
	}
private:
	char _name[10];
	int _age;
	int _tel;
};

1.2 访问限定符

------C++⼀种实现封装的⽅式，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⼾使⽤。

------public修饰的成员在类外可以直接被访问；protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问，protected和private是⼀样的，以后继承章节才能体现出他们的区别。

------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，如果后⾯没有访问限定符，作⽤域就到 }即类结束。

------class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public。

------⼀般成员变量都会被限制为private/protected，需要给别⼈使⽤的成员函数会放为public。

访问限定符有三种：public private protected。

1.3 类域

------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。

------类域影响的是编译的查找规则，下面程序中Init 如果不指定类域Stack，那么编译器就把Init当做全局变量，那么编译时，找不到array等成员的声明/定义在哪里，就会报错。指定类域Stack，就是知道Init是成员函数，当前域找不到的array等成员，就会到类域中去查找。

例如：

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
	// 成员函数
	void Init(int n = 4);
private:
	// 成员变量
	int* array;
	size_t capacity;
	size_t top;
};
// 声明和定义分离，需要指定类域
void Stack::Init(int n)
{
	array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (nullptr == array)
	{
		perror("malloc申请空间失败");
		return;
	}
	capacity = n;
	top = 0;
} 
int main()
{
	Stack st;
	st.Init();
	return 0;
}

类可以有很多的对象

2.实例化

2.1 概念

------⽤类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象。

------类是对象进⾏⼀种抽象描述，是⼀个模型⼀样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，⽤类实例化出对象时，才会分配空间。

------⼀个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象占⽤实际的物理空间，存储类成员变量。打个⽐⽅：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，设计图规划了有多少个房间，房间⼤⼩功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住⼈，⽤设计图修建出房⼦，房⼦才能住⼈。同样类就像设计图⼀样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。

例如：

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
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:
	// 这⾥只是声明，没有开空间
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	// Date类实例化出对象d1和d2
	Date d1;
	Date d2;
	d1.Init(2024, 3, 31);
	d1.Print();
	d2.Init(2024, 7, 5);
	d2.Print();
	return 0;
}

2.2 对象大小

对象中只存储成员变量，C++规定类实例化的对象也要符合内存对⻬的规则。

这里我们简单了解一下内存对此规则：

第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。

其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。

注意：对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员⼤⼩的较⼩值。

结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。

如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。

接下来，我们举一个例子：

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;
//计算一下实例化的对象是多大
class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _ch << endl;
	}
private:
	char _ch;
	int _i;
};

class B
{
public:
	void Print()
	{
		//在这里先省略
	}
};

class C
{};

int main()
{
	A a;
	B b;
	C c;
	cout << sizeof(a) << endl;
	cout << sizeof(b) << endl;
	cout << sizeof(c) << endl;
	return 0;
}

上⾯的程序运⾏后，我们看到没有成员变量的B和C类对象的⼤⼩是1，而他们本身没有成员变量的类对象，这样的做法是为了占位，不存储有效数据，标识对象的存在。

3.this指针

------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，这里我们就用this指针来解决是访问的哪一个对象。

------指针编译后，类的成员函数默认都会在形参第一个位置，增加一个当前类型的指针，叫做this指针。比如，Date类的Init的真实原型为

cpp 复制代码

void Init(Date* const this, const this, int year, int month, int day)

------类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给_year赋值，

cpp 复制代码

this->_year = year;

------C++规定不能在实参和形参的位置显示的写this指针（编译时编译器会处理），但是可以在函数体内显示使用this指针。