C++初阶：类与对象（初篇）

1. 类与对象

1.1 引子：结构体与类

1. 在C语言中我们学习过自定义类型结构体，其内部可以创建自定义类型的变量与内置类型的变量来满足我们的需要。
2. 结构体的产生是为了描述简单内置类型无法定义的复杂对象。
3. 我们知道，计算机是帮着人们解决现实世界问题的工具，将问题使用编程语言描述出来并传递给计算机来进行解决，为了更好的贴近现实生活，由此有了结构体的概念。
4. 当我们引入面向对象的概念（C++初阶）之后，结构体已经无法满足我们的需求，为了更好的解决问题，我们引入类与对象的概念。

1.2 什么是类（类的定义方式）

1. 定义方式：类名（关键字Class + 类名）+ 类体（成员变量 + 类方法 + 访问限定符）

class [这个类的名称]
{
public://类的成员变量
private://类方法
};

2. 补充：C++中成员变量命名方式
   注：类的内部方法可以直接访问类的成员变量

class Date
{
private:int year;int month;int day;public: void Init(int year){//无法正常赋值year = year;}
};

上述操作会导致命名冲突，编译器无法识别，发生错误，所以建议类的成员变量前都加下划线_

class Date
{
private:int _year;int _month;int _day;
}

3. 类方法的声明与定义分离

//class.h
class Date
{
private: int _year;int _month;int _day;
public:void Print();
}//class.c
void Date::Print()
{cout << _year << '-' <<  _month << '-' << _day << endl;
}

1. 类方法声明与定义方式分离的方式，可以提高代码的可读性
2. 在类内部定义的方法会被默认为内联函数

1.3 类和结构体的区别

当我们分别使用类与结构的方式定义栈，两者有何差异。（C语言中的结构体）

结构体：

//定义方式
struct Stack
{int* _data;int _capacity;int _top;
};void StackInit(Stack* stack)
{stack->_data = NULL;stack->_capacity = stack->_top = 0;
}//调用方式
struct Stack stack1;
StackInit(&stack1);

类：

//定义方式：
class Stack
{
public:int* _data;int _capacity;int _top;void Print(){cout << _capacity << endl;}
};//调用方式：
Stack stack1;
stack1.Print();

定义方式与内部结构：

1. 结构体内部只能定义变量，而类还可以定义方法
2. 类有访问限定符，决定其内部成员变量是否可以访问（只有public的情况下可以访问）

调用方式：

1. 创建变量时，结构体类型的全名为struct + 结构体名，而类只需要使用Class关键字之后的类名
2. 类可以直接调用类方法，而结构体只能将自己作为参数传参给指定函数

注：上述区别为C语言中结构体与类的区别，在C++中对这一方面有了调整与补足，C++结构体中也可以定义方法，使用时也可以省略关键字（struct）

1.4 类的访问限定符与封装

面向对象三大特点：封装，继承，多态

1.4.1 访问限定符

1. 公有：public，类外可以直接访问
2. 私有：private，类外无法访问
3. 保护：protect，类外无法访问

注：访问的限定符的作用域为从限定符开始到下一个限定符/类的末尾结束

访问限定符的作用与存在意义：

1. 对类内部资源进行访问与操作权限区分，提高了内部资源的安全性，隐藏了类实现的细节，方便数据的管理
2. 使得对类的使用变得简单
3. 因为有访问限定符对类内部资源权限的不同划分，由此而实现了对类的封装

1.4.2 类的作用域与类的实例化

1. 类体内是一个独立的作用域，其内部的所有成员在类的作用内，而在类内部声明外部定义的成员，在定义时需要声明类域，如此才能够访问类内部的资源。

class A
{
public:int _a;void Print();
};void A::Print()
{cout << _a << endl;
}

2. 我们自定义类的使用，与结构体，自定义类型的使用类似，同样为类型 + 创建对象名（变量）的定义方式
3. 类的实例化，我们定义的类并非实体，只是一个抽象的模板，如果将类实例化出的对象比作具体现实存在的高楼，那么类就是这些高楼的建筑图纸

class B
{
public:int _b;void Print(){cout << _b << endl;}
}//实例化方法
B b1;
//访问实例化对象，内部成员的方式
b1._b = 10;
//调用内部方法的方式
b1.Print();

1.5 类对象的模型

1.5.1 类内部资源的存储方式

我们通过上面的学习了解到，类是由两部分组成的，成员变量 + 成员函数，我先通过简单控制变量的方式来初步分别查看两者存储方式。

1. 成员变量：

class A
{int _a;
};cout << sizeof(A) << endl;

2. 增加成员函数：

class A
{int _a;void Print(){cout << _a << endl;}
};cout << sizeof(A) << endl;

通过上述尝试，我们不难发现，成员函数的增加并没有使得类的大小增加，所以成员函数并没有存储在类的内部

1.5.3 类大小的计算方式

类内资源的存储方式：

1. 成员函数不存储在类的内部，在类内声明定义的函数实则定义在类外，在类内的声明定义更类似一个声明的操作，声明此函数为这个类的成员函数
2. 类的成员变量存储在类的内部，遵循内存对齐的规则（C语言结构体）

class C
{};

3. 特殊的，空类的大小并不为空，而是会有一个字节来标识其的存在

1.6 this指针

1.6.1 this指针的引入

1. 经过学习我们知道成员函数的定义并不在类中，那么成员函数是怎么分辨是哪一个实例化对象在调用它，又是如何访问实例化对象的成员变量呢？
2. 这里我们引入类成员函数中的一个隐藏参数，this指针
3. 在C++中，其实编译器给每个非静态成员函数在定义时都赋予一个隐藏参数，this指针，该指针会默认指向调用它的实例化对象，我们对于实例化对象中成员变量的访问其实都是通过它来实现的

1.6.2 this指针的特性

1. this指针的类型为，自定义类的指针（A*）const，这代表着此指针无法改变指向，不允许被修改
2. this指针只能够在成员函数的内部使用
3. this指针本质上是函数的形参，并不存储在类的内部
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

class A
{
public:int _a;void Print1(){cout << _a << endl;}void Print2(){cout << this->_a << endl;}void Print3(){cout << *this._a << endl;}
}//三种调用方式本质相同
A a1;
a1.a = 10;
a1.Print1();
a1.Print2();
a1.Print3();

注：

1. C++中类的实现方法，在本质上与C中结构体的实现并无不同，只是C语言这些细节与过程需要我们自己调控，而C++中会由编译器来代为维护完成。
2. C++中还给类添加了访问限定符，对类进行了封装，提高了资源的安全性，便利了我们的使用