C++类和对象（上）

如果每个人都能理解你，那你得普通成什么样子。

前言

这是我自己学习C++的第二篇博客总结。后期我会继续把C++学习笔记开源至博客上。

上一期笔记是关于C++的入门基础知识，没看的同学可以过去看看：

关于C++入门基础知识的笔记https://blog.csdn.net/hsy1603914691/article/details/142715432?spm=1001.2014.3001.5502

类的定义

类定义的格式

class为定义类的关键字。比如说：定义一个栈结构，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的 ; 不能省略。

类的主体中的内容称为类的成员：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。

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上 _ ，又或者可与以 m 开头。

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。

定义在类面的成员函数默认为inline，运行效率更高。

访问限定符

C++⼀种实现封装的方式，就是用类将对象的属性（变量）与方法（函数）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。

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。

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。

一般来说，对象的属性（变量）是私有的，对象的方法（函数）是共有的。

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。

一般来说，我们通过类的函数来改变类的变量。

cpp 复制代码

#include <iostream>
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)
	{
		// ...扩容
		array[top++] = x;
	}
    int Top()
	{
		assert(top > 0);
		return array[top - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		free(array);
		array = nullptr;
		top = capacity = 0;
	}
private:
	// 成员变量
	int* array;
	size_t capacity;
	size_t top;
}; // 分号不能省略

int main()
{
	Stack st;//创建一个栈类型的变量，命名为st
	st.Init();//初始化st
	st.Push(1);
	st.Push(2);
	cout << st.Top() << endl;
	st.Destroy();//销毁st
	return 0;
}

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，在类体外使用成员时，需要使用 :: （作用域操作符）指明成员属于哪个类域。

当类域中的函数定义过长时候，一般在类域中存放函数声明，在外面再定义函数。

类域影响的是编译的查找规则，下面程序中 Init() 函数如果不指定类域Stack，那么编译器就把 Init() 函数当成全局函数，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() 函数是成员函数，当前域找不到的array等成员，就会到类域中去查找。

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)//指定类域Stack::Init
{
	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;
}

实例化

实例化概念

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。

类是对象的⼀种抽象描述，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。

类实例化出对象就像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。

对象大小

类实例化出的每个对象，都有独立的数据空间，所以对象中肯定包含成员变量。但是成员函数并没有保存在每个对象里面。

所以计算类的大小时候，只计算成员变量占用的内存，并不计算成员函数占用的内存。

C++规定类实例化的对象也要符合内存对齐的规则。

如果是没有成员变量的类对象，则占一个字节，表示占位，但不存储有效数据。

cpp 复制代码

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _ch << endl;
	}
private:
	char _ch;
	int _i;
};

class B
{
public:
	void Print()
	{
		//...
	}
};

class C
{};

int main()
{
	A a;
	B b;
	C c;
	cout << sizeof(a) << endl;//8
	cout << sizeof(b) << endl;//1
	cout << sizeof(c) << endl;//1
	return 0;
}

this指针

编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this指针。

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。

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。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	void Init(int year,int month,int day)//本质上是void Init(Date* this,int year,int month,int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()//本质上是void Print(Date* this)
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Init(2024, 11, 3);//本质上是d1.Init(&d1, 2024, 11, 3)
	d1.Print();//本质上是d1.Print(&d1)
	Date d2;
	d2.Init(2024, 11, 4);
	d2.Print();
}

封装

C++中数据和函数都放到了类里面，通过访问限定符进行了限制，不能再随意通过对象直接修改数据，这是C++封装的⼀种体现，这个是最重要的变化。这里的封装的本质是⼀种更严格规范的管理，避免出现乱访问修改的问题。

C++中有⼀些相对方便的语法，比如 Init() 函数给的缺省参数会方便很多，成员函数每次不需要传对象地址，因为this指针隐含的传递了，方便了很多，使用类型不再需要typedef用类名就很方便。

致谢

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