【C++】类与对象（引入）

目录

前言

类的引入

类的定义

封装与访问限定符

封装

访问限定符

类的实例化

类的大小

this指针

特性

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前言

🎶我们都知道，C语言是面向过程的编程，而C++是面向对象的编程，更多体现在编程的关注点上。

🎶就拿洗衣服来举例吧，对C语言而言，你需要清楚什么时候加水、什么时候手搓，什么时候放洗衣粉。而C++只要将不同的对象如衣服、洗衣机、洗衣粉，进行交互最后便可以得到结果，但过程如何进行，我们并不关心。

🎶这时候，我们便想，要是有一个东西能够像结构体那样可以存储不同的信息，还可以对这些信息进行处理，完成目的的效果就好了。而这个东西就是C++之中的类。

类的引入

🎶我们发现，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数，由此定义了一个类。

但C++更习惯使用一个新的关键字 class 来定义类。

struct ADD
{int add(){return x + y;}int x;int y;
};

类的定义

跟定义结构体是差不多的：

🎶class 为定义类的关键字，ClassName 为类的名字，{ } 中为类的主体，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。

class className
{// 类体：由成员函数和成员变量组成
}; 

🎶定义类的方式有两种：

• 声明和定义全部放在类体中，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。
• 成员函数的声明与定义分别存储在不同的文件中，成员函数名前需要加：：限定访问的类。

 🎶同时为了避免命名出现冲突，成员变量的名字前可以加上一个_，从而避免与成员函数的参数名产生歧义。

class ADD
{
public:void init(int x, int y){_x = x;_y = y;}int add(){return _x + _y;}
private:int _x;int _y;
};

封装与访问限定符

封装

🎶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。

🎶就比如我们使用计算机，只需要使用键盘与鼠标与计算机交互就可以，并不需要知道其主板的具体构造，一些硬件是如何具体运行的。于是计算机就进行了封装，将内部实现细节隐藏起来，同时也是为了保护自身数据不受外部影响，只保留一些接口(鼠标、键盘的接口)供用户使用。

🎶封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。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。

访问限定符

🎶在类中可以使用访问限定符限定外部对类内部成员的访问，分别是 public 、protected 、private 。

• 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 (此处 protected 和 private 是类似的)。
• 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。。
• class 的默认访问权限为 private，struct 为 public (因为struct要兼容C)。

 🎶值得注意的是，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。

stuct与class的区别

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

类的实例化

🎶类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类其实并没有分配实际的内存空间来存储它。

🎶用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。

🎶同时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，存储类的成员变量。

🎶类的定义其实就像图纸，而实例化就像用图纸去建造建筑。

int main()
{ADD a;return 0;
}

类的大小

🎶当我们求 ADD 这个类的大小的时候，会发现最后得出的结果是 8 ，若用结构体的思想进行思考，不算函数的结构体的大小也是 8。如此是否说明类中的函数并不算在实例化的范围之中呢？

🎶我们可以设想，若每次实例化都会保存一份代码，相同代码保存多次，便浪费空间。若将公共的函数存放在公共的代码段，需要的时候各个类都可以调用它，无疑是节约了空间，提高利用率。

class ADD
{
public:void init(int x, int y){_x = x;_y = y;}int add(){return _x + _y;}
private:int _x;int _y;
};int main()
{ADD a;cout << sizeof(a) << endl;return 0;
}

既然成员函数，并不在类中存储，由此对类大小的计算便只需要计算其成员变量即可。如此一来便可以使用与结构体相同的对齐方式进行计算。 

• 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某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。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。
• 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。
• 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。

🎶但值得注意的是，对于空类而言，虽然其中并没有任何的成员变量，但是系统还是会为其保留一个字节的空间为其占位，表示其存在。

this指针

🎶如下的代码，我们实体化了两个对象，之后对其进行初始化，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？

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(2023, 2, 22);    //初始化d2.Init(2023, 2, 23);    //初始化d1.Print();d2.Print();return 0;
}

🎶C++中通过引入 this 指针解决该问题，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)，在函数体中所有访问“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，即用户不需要手动传递，由编译器自动完成。若在访问成员变量的时候手动加上this，也可以进行访问，只不过这样就是多此一举，不推荐使用。

void Init(int year, int month, int day){this->_year = year;this->_month = month;this->_day = day;}

特性

• this 指针的类型：类的类型 * const ，即成员函数中，不能给 this 指针赋值。只能在“成员函数”的内部使用
• this 指针本质上是“成员函数”的形参，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。
• 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。