类与对象（上）

目录

类的引入

类的定义 

类成员函数的两种定义方式：

类的访问限定符与封装

访问限定符：

封装：

类的作用域

类的实例化

类对象模型

类的大小：

总结：

this指针

this指针的引出：

this指针的特性：

类的引入

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，不仅继承了C中的所有用法，同时把struct升级为了类，其内不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如： 之前在数据结构中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；而在C++中， 会发现struct中也可以定义函数。

struct Date
{
	int year = 0;
	int month;
	int day;
 
	void Print()
	{
		cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;
	}
};

上边就是一个简单的日期类，里边包含年、月、日信息和一个打印日期的函数。

注意：

1、在类里边访问变量、函数时，是不会被定义时的先后顺序影响的。

2、类里边定义的变量可以初始化也可以不初始化(与后续的构造函数相关)。

3、在C++中使用类时，习惯用 class 代替 struct (与权限有关)。

4、以上述日期类为例，在使用时，可以不用 typedef 直接使用 Date 定义变量。

类的定义 

class name
{
	//类主体：成员函数、成员变量
}; 

class为定义类的关键字，name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。

类成员函数的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中：

class Date
{
	int year = 0;
	int month;
	int day;
 
	void Print()
	{
		cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;
	}
};

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。

2. 类成员函数声明放在.h文件中，定义放在.cpp文件中：

class Date
{
	int year = 0;
	int month;
	int day;
 
	void Print();
};
 
void Date::Print()
{
	cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;
}

注意：定义成员函数时，需要在函数名前加上  类名+::。

关于对类的成员变量命名时的建议：

先来看一下下边这段代码：

struct Date
{
	int year = 0;
	int month = 0;
	int day = 0;
 
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		year = year;
		month = month;
		day = day;
	}
 
	void Print()
	{
		cout << year << "-" << month << "-" << day << endl;
	}
};

对于这段代码，在调用Init函数时，无法区分函数里边的year、month、day到底是成员变量还是函数形参，非常不便于理解。因此在定义类成员变量时建议加上一些符号进行区分。

如下边这种：

struct Date
{
	int _year = 0;
	int _month = 0;
	int _day = 0;
 
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
 
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
};

这样就更加的清晰明了。当然了，具体如何进行区分根据个人习惯，但尽量不要过于复杂。

类的访问限定符与封装

访问限定符：

 C++中有三个访问限定符来限定类中成员的使用范围，使类的使用更加规范：

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默认访问权限为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。

有如下代码：

class Date
{
	int _year = 0;
	int _month = 0;
	
public:
	int _day = 0;
	
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
 
private:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
};
int main()
{
	Date d;
 
	cout << d._year << endl;
	cout << d._day << endl;
 
	d.Init(1,1,1);
	d.Print();
 
	return 0;
}

编译结果：

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。比如日常使用中的手机电脑，对于用户而言，不必知道其内主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道如何使用即可。

在C++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。

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。

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，单独一个类是无法使用的；

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。

3.类就像是一张设计图，用类实例化对象就像是用图纸盖房子。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。

类对象模型

有如下代码：

//成员函数、成员变量都有
class A1 
{ 
    int _a;
    char _tem;
 
    void f1() 
    {
        int a = 0;
        cout << a << endl;
    }
};
//只有成员变量
class A2
{
    int _a;
    char _tem;
};
//只有成员函数
class A3
{
    void f1()
    {
        int a = 0;
        cout << a << endl;
    }
};
//成员函数、成员变量都没用
class A4
{
 
};
 
int main()
{
    cout << "A1:" << sizeof(A1) << endl;
    cout << "A2:" << sizeof(A2) << endl;
    cout << "A3:" << sizeof(A3) << endl;
    cout << "A4:" << sizeof(A4) << endl;
    return 0;
}

运行结果： 

总结：

1、一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，要注意内存对齐(与C语言结构体中的内存对齐规则相同，我在自定义类型：结构体、枚举、联合一文中有详细解释 )。

注意：空类(没有成员变量)比较特殊，编译器还是会分配一个字节的空间来唯一标识这个类的对象。

2、类的成员函数并不在类空间里边存储，它在一个公共内存区域中存储，以供同一个类定义的多个对象使用。

this指针

this指针的引出：

先来看如下代码：

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;
	Date d2;
 
	d1.Init(2000, 1, 1);
	d2.Init(3000, 2, 2);
 
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

对于上述类，有这样的一个问题：

Date类中有 Init() 与 Print() 两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那么当d1、d2调用成员函数时，编译器该如何区分是谁在调用函数？

C++中通过引入this指针解决该问题，即：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。 

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（this指针存储在栈帧上，具体位置由编译器决定）。

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。

5. this指针可以显示的在函数里边用，但是不能显示的作为参数写出来。

可以发现把this指针作为参数显示的写出来是编不过的。

6. this指针可以为空，当this指针为空时，能访问类成员函数，不能访问类成员变量。

有如下代码; 

class A
{
public:
    void Print()
    {
        cout << "Print()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();//实际上是p->Print(p)
    return 0;
}

上述代码中，虽然p为空指针，但程序编译运行都没有问题：

再看另一段代码：

class A
{
public:
    void Print()
    {
        cout << _a << endl;//实际上为cout<_a<
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();//实际上是p->Print(p)
    return 0;
}

上述代码编译能通过，但不能正常运行，因为p为空指针，在执行Print()函数时，会出现对空指针的解引用，进而导致程序崩溃。