C++篇：类和对象（上）

1.面向过程和面向对象初步认识

2.类的引入

3.类的定义

[3.1 声明和定义分离](#3.1 声明和定义分离)

[3.2 声明和定义放在一块](#3.2 声明和定义放在一块)

[6.1 类大小计算](#6.1 类大小计算)

[6.2 结构体内存对齐规则](#6.2 结构体内存对齐规则)

7.this指针

[7.1 this指针的引入](#7.1 this指针的引入)

[7.2 this的注意事项](#7.2 this的注意事项)

这次算是真正踏入 C++ 的门槛了，之前都是大部分可以和 C 兼容，而类和对象是 C++ 的特性，需要认真学习，这一 part 也是比较难的。这次要学习的内容是把面向对象和面向过程有详细的认识，然后去了解什么是类，类的定义，如何去比喻一个类，类的访问限定符等等。什么是封装，什么是类的实例化，以及类的实例化怎么用等等，这些都是去学习讨论的，一点点来，C++ 就是如此，前期学习的会比较困难，稍微后面就会相对轻松一点。那么话不多说，立马开始吧。

1.面向过程和面向对象初步认识

明确一点，C 是面向过程的，它更在意的是过程，C++ 是面向对象，关注的是对象。举个例子，我们平常生活中肯定会有点外卖吧，从过程上来看是这样，app 上架商品，客户打开 app 在上架下单，然后系统派单，骑手接单，送餐，客户签收。这些过程有哪些呢，上架，下单，派单，接单，送餐，签收等等过程就是，而 C 语言就是面向过程的，注重步骤。

而 C++，是重点面向对象，即谁下单，谁送货，谁出货，谁搭建沟通平台。那就是商户，客户，骑手，企业（app）。将一个过程分成不同的对象，靠对象之间的交互来完成，人们不需要知道餐从哪里来，怎么炒的菜，系统派单逻辑，花了多久等等过程，这就是面向对象。类就是现实世界映射到虚拟计算机系统里。

2.类的引入

C++ 里类除了放着变量还可以放置函数，C 语言中的结构体中只能存放变量，而在 C++ 中不仅可以存放变量，还能存放函数体。比如 C 语言中的栈，结构体中只放变量；而在 C++ 中，不但能放变量，还能放函数。如下就是 C++ 里的类，会晓得原来 struct 里面也可以定义函数，而不是单单定义变量那么单一。

cpp 复制代码

struct stack
{
	void init(size_t capacity)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (_a == nullptr)
		{
			perror("defeat");
			return;
		}
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	int* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
	void push(int& x)
	{
		_a[_size] = x;
		_size++;
	}
	int top()
	{
		return _a[_size - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		if (_a)
		{
			free(_a);
			_a = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
};

cpp 复制代码

int main()
{
	stack s1;
	s1.init(10);
	s1.push(2);
	s1.push(3);
	s1.push(8);
	s1.push(9);
	s1.top();
	s1.Destroy();
}

当然要注意，现在你是可以运行的，编译可以通过，但是如果你把 struct 变成 class，就会报错。原因在后面会提，其实在 C++ 中，更喜欢用 class 来代替，啥是 class，马上就说。

3.类的定义

这里正式介绍一下什么是类。类有个关键字，还要有类名，{}里的是主体，可以包含函数，变量定义，类定义后面}有个分号不能省。类体中内容称为类的成员： 变量称为成员变量 ; 函数称为成员函数。

cpp 复制代码

class wj
{
public:
	void Print(const int&a,const int&b)
	{
		cout << a << b;
	}
	int x;
	int y;
	char c;
};

这就是一个很普通的类，首先类体中要用成员函数和成员变量组成，最后有一个分号。然后需要注意的是要类可以两种定义方式，一种是声明和定义分离 ，一种是直接在类里面定义。

3.1 声明和定义分离

即类体中成员函数的声明放在h文件中，类的成员函数放在cpp文件中，注意这样子成员函数前需要类名：

声明和定义分离

3.2 声明和定义放在一块

声明和定义合并

这是两种不同的实现方式，不过一般的我会采取第二种更为方便管理。

4.类的访问限定符

类的访问限定符有public，protected，private，看中文意思能够理解是公开的、受保护的以及私有的。这也涉及到封装的概念，C++ 就是把类将对象的属性和实现方法结合在一起，用封装的方式决定哪些部分对用户开放，这个封装的方式就叫访问限定符。

public 是公共区域，它所修饰的成员可以在类外直接被访问。
而 protected 和 private 所修饰的成员是不能被类外直接访问的。这两个类似。
访问限定符的作用域从该限定符出现开始到另一个限定符出现为止，如果没有就是以 } 结束为标志代表类的结束，比如 public：开始.....到 private：出现，那么中间的就是 public 的区域。
class 默认为私有（private），struct 默认是公开（public），因为要兼容 C，所以也解释了上面为何用 struct 会编译通过，而 class 就报错。

这里提问一个经典问题：C++中class和struct的区别

答：C++ 需要兼容 C 语言，所以 C++ 中 struct 可以当成结构体使用，还可以用来定义类，这个和 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。

4.1封装

封装是指通过类将数据以及操作数据的方法有机结合，把对象的具体属性和实现方式关起门来，只让你调用接口来实现用户的目的。

封装的好处是减少不必要的麻烦，为了更好的服务于开发商和用户。比如玩一个游戏，所有的游戏实现逻辑你是看不到的，玩家只需要鼠标、键盘、耳机、一个显示屏就可以了，而里面的代码运行、CPU 处理玩家的鼠标键盘、服务器传输数据、传回画面进行反馈，这些都不是我们需要考虑的。再举个例子，对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，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**。不然使用者出于好奇心动了一些部件导致损坏，那就会造成很多麻烦，专业的事由专业的人来做。**

4.类的作用域

类域是新的作用域，在类里面，类的所有函数成员、成员变量都在类的作用域里 ，在类外定义成员，需要说明这是我这个类的成员，就是要类名 + :: 来表示主权，:: 是域作用操作符。

cpp 复制代码

class Person
{
public:
	void PrintPersonInfo();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
// 这里指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

5.类的实例化

实例化是用类创建实体对象的过程，称之为类的实例化，很形象的比喻就是图纸到实物的过程，图纸就是类，而实物：枪械零件，手办，汽车的实体，这些具象化的东西是实例化，我们的一切操作都是在实物上完成。

cpp 复制代码

class wj
{
public:
	void Print(const int&a,const int&b)
	{
		cout << a << b;
	}
	int x;
	int y;
	char c;
};
int main()
{
	wj  Wj;
    wj.Print(1,4);//错误，没有空间，编译失败，语法错误
	Wj.Print(1,4);//√
}

主函数的第一个代码就是类的实例化，就是要给我一个对象，其次在这上面进行一系列操作。时刻记住：类是对对象进行描述的，是一个图纸，但是你说图纸能不能放东西，能不能去实际使用，那显然是不能。但是实例化之后是可以的，就是你把图纸里的东西造出来的，那么就可以使用了。可以进行装饰，拆卸，加装零件等等；

在类里面，类实例化出的对象可以访问，可以存放类成员变量，占用实际的物理空间。

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。类可以有多个实例化

ps：注意一个点，我们已经知道不能直接用类去访问，因为那个是声明，无法存储数据。那么我们实例化出来的对象1，对象2，他们的地址一样吗，我们每个对象的成员函数地址一样吗，即我们栈1要压栈和栈2要压栈操作，是用的同一个函数代码进行压栈操作吗，是的！push是公共区域

cpp 复制代码

stack s1;
stack s2;
s1.init(10);
s2.init(10);
cout <<"s1对象地址："<< & s1 << endl;
cout <<"s2对象地址："<<&s2<< endl;
void(stack:: * ppush)( const int&) = &stack::push;
cout << "push函数成员地址" << (void*&)ppush << endl;

6.类对象模型大小

6.1 类大小计算

类里面有类的成员变量，还有类的成员函数，那么如何计算类的大小呢，要不要把类的成员函数算进去呢，下面这个类大小是多少？其实就是在想到底是都算进去还是只算成员变量，把成员函数放在公共代码段不去计算。

cpp 复制代码

class A1
{
public:
void PrintA()
{
   cout<<_a<<endl;
}
private:
char _a;
};
class A2
{
public:
void PrintA(){ }
}

class A3
{

}

结论是：一个类的大小是该类中的成员变量的总和。（只保存成员变量，成员函数）当然你得注意一个规则，这个在c语言中struct一样规则，当有多个不同类型的变量时，需要遵照内存对齐规则。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。为啥，这就是规则，也可以理解为人没来，给book一个位置。

6.2 结构体内存对齐规则

第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
其他成员变量要对齐到对齐数的整数倍地址数
对齐数：编译器默认的对齐数与该成员的较小值（vs默认对齐数是8）
结构体总大小：最大对齐数（结构体内最大变量类型的大小和默认对齐数取最小值）的整数倍

既然复习了一下结构体的内存对齐规则，就来看看类A1为什么是8：

首先char类型的字节是1，这个是毫无疑问的，int类型的字节大小是4，这个也没有意外。先是char，再是int的话。根据结构体内存对齐规则，char就直接占一个字节，然后int要对齐到对齐数（8和4比，较小值是4，所以对齐数是4）的整数倍，4或者8，那就是从5开始，占据4个字节，前面为了对齐就要浪费3个字节。加起来就是8

那么有个核心问题：为什么要进行内存对齐？

答：首先内存对齐是指在内存中按照硬件访问数据的要求，把数据放在特定的边界上。

如果不进行内存对齐，读取数据会很麻烦，对齐也许只要读1次，读2次就会读取完的数据，没有内存对齐后会增加读取次数，浪费时间。这在计算机喜欢以空间换时间的性格是相违背的。而现在cpu的寄存器决定了内存内访问的基本粒度。例如，64位cpu寄存器通常为8字节，这表示cpu会以8字节为单位进行内存访问，这是基于对硬件效率的考虑，是为了降低访问延迟。提高cpu的访问效率，如果不对齐，就要进行额外的读取操作，浪费时间

7.this指针

7.1 this指针的引入

来看一个date类的

cpp 复制代码

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:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

这里产生一个疑问，为什么我们调用的init和print是同一个函数，那编译器是怎么区分他们的数据，打印结果完全不同。函数调用都是同一个代码片段，你怎么知道一个要打印d1的数据，d2的数据？答案是：它会传递一个我们用户看不到也不需要看到的隐藏指针：this指针。是编译器自己改的，而我们看不到，让指针去指向调用函数时的对象。

这是我们看到的：

这是编译器做的：

但是this指针并不能在形参和实参中显示传递：

7.2 this的注意事项

this指针存在栈里，因为它是隐式的作为形参和实参传递到函数。所以this指针在栈里，不在堆区也不在常量区
最多只能在成员内部使用，不能在别的地方显示。
（vs中）对象地址存放在ecx寄存器中，而寄存器存储thsi指针的值。
针对第1点和3点，就是this指针是形参，类的实例化对象调用成员函数时，对象地址会作为参数传给this的形参，即对象本身不存this指针。this就是对象的地址。

d1和d2的对象地址不一样

再有一个问题就是this指针可以为空吗？this可以为空，但是不能去访问this的内容，会出错。
预告：后面会单开一个部分，专门学习一个比较难的地方，是类的默认成员函数，其中最主要构造函数和析构函数，然后拷贝构造和赋值重载，这里是块硬骨头，学会了这里，其实又是一个小进步。

C++篇：类和对象（上）

**1.**面向过程和面向对象初步认识

2.类的引入

3.类的定义

3.1 声明和定义分离

3.2 声明和定义放在一块

4.类的访问限定符

4.1封装

5.类的实例化

6.类对象模型大小

6.1 类大小计算

6.2 结构体内存对齐规则

7.this指针

7.1 this指针的引入

7.2 this的注意事项

1.面向过程和面向对象初步认识