【C++学习笔记】类和对象（上）

目录

1.  面向对象和面向过程的初步认识

 2.  类的引入

3.  类的定义 

3.1 类的两种定义方式

3.1.1声明和定义全部放在类体中

3.1.2.类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中

 4.  类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

4.2 面试题：C++中struct和class的区别是什么？ 

4.3 封装

5.  类的作用域 

 6.  类的实例化

7.  类对象模型 

7.1 如何计算类对象的大小 

7.2 类对象的存储方式 

8 this指针

8.1 this指针的引出

 8.2 this指针的特性

8.3 C语言和C++实现Stack对比

---

1.  面向对象和面向过程的初步认识

面向过程： 

C语言是面向过程的，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。

用“洗衣服”这个例子来举例说明。

面向对象： 

C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完
成。 

总共有四个对象：人、衣服、洗衣粉和洗衣机。整个洗衣服的过程人不需要考虑洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何将衣服甩干的。

 2.  类的引入

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。 

 下面以栈为例：

用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数 。

 在以上的代码中的struct,在C++中更喜欢用class来代替。

3.  类的定义 

class className
{
// 类体：由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号

 class为定义类的关键字，ClassName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。

3.1 类的两种定义方式

3.1.1声明和定义全部放在类体中

需注意：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。

这里的私有成员中，为什么前面要加下划线，主要是为了在实例化对象时，对相应的成员变量赋值的时候可以区分开来；或者函数初始化的时候。例如将上述代码的成员变量中"_year"改为“year”,并且成员函数中的"_year = year"改为“year=year”，那么在对象调用Init函数的时候，成员变量"year"并不会被赋值成功，原因是局部优先，即成员函数中的形式参数“year”和成员变量的"year“重名了，编译器会认为两个"year"都是成员函数中的形式参数"year"。因此为了便于区分，在成员变量前面加 "_"。

从图片中可以看出以上，实例化对象d1后，调用成员函数Init时，year没有被赋值成功。

3.1.2.类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中

注意：成员函数名前需要加类名::

 

一般情况下，更期望采用第二种方式 

 4.  类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

C++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户使用

 

访问限定符说明：

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
2. 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)
3. 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
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

注意：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 

4.2 面试题：C++中struct和class的区别是什么？ 

解答：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。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，后序会介绍。 

4.3 封装

【面试题】面向对象的三大特性：封装、继承和多态。 

 什么是封装？

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。

封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用
户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日
常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如
何设计的等，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。因此计
算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以
及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

在C++语言中实现封装，可以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。 

5.  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。

 

 6.  类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

1. 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，定义出一个类并没
有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个
类，来描述具体学生信息。

类就像谜语一样，对谜底来进行描述，谜底就是谜语的一个实例。

2. 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 

int main()
{Date._year=20;  //编译出错，语法错误 .return 0;
}

 Date类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。

3. 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，同样类也只是一个设计，实例化出的对象
才能实际存储数据，占用物理空间 

7.  类对象模型 

7.1 如何计算类对象的大小 

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

 问题：类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算
一个类的大小？

7.2 类对象的存储方式 

只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段 

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:void f1(){}
private:int _a;
};// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:? void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

sizeof(A1) : __4____                      sizeof(A2) : ___1___                              sizeof(A3) : __1____

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐
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。 

8 this指针

8.1 this指针的引出

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“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，即用户不需要来传递，编译器自动完成 

 8.2 this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. 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。
4. 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 

 

8.3 C语言和C++实现Stack对比

C语言中，结构体中只能定义存放数据的结构，操作数据的方法不能放在结构体中，即数据和操作数据的方式是分离开的，而且实现上相当复杂一点，涉及到大量指针操作，稍不注意可能就会出
错。 

C++中通过类可以将数据 以及操作数据的方法进行完美结合，通过访问权限可以控制那些方法在
类外可以被调用，即封装，在使用时就像使用自己的成员一样，更符合人类对一件事物的认知。
而且每个方法不需要传递Stack*的参数了，编译器编译之后该参数会自动还原，即C++中 Stack * 
参数是编译器维护的，C语言中需用用户自己维护。