C++初阶 | [二] 类和对象（上）

摘要：class，成员函数，成员变量，类的大小，this 指针

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。

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。

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1.  struct → class (类)

Types

• C语言：当我们用C语言创建一个自定义类型 (The Type is "struct MyBook") 来管理图书，首先在结构体中创建用于描述图书的有关参量，类似书名、价格、……，接着我们需要对此实现数据管理，因此我们需要实现一些函数来满足功能，类似打印图书信息之类的。如下代码。

  #include
  struct MyBook
  {
  	char book_name[13];
  	double price;
  };
   
  void Print(struct MyBook b_p)
  {
  	printf("%s %f", b_p.book_name, b_p.price);
  }
   
  int main()
  {
  	struct MyBook book = { "xxxx",13.7 };
  	Print(book);
  	return 0;
  }
  

• C++：C++兼容C语言，仍然支持使用 struct 结构体，不仅如此，C++引入了 class 类。The Type is "MyBook_C" and "MyBook_CPP"。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。另外，以C++方式实现， struct 中也可以定义函数。

  struct MyBook_C
  {
  	void Print()
  	{
  		//……
  	}
  	char book_name[13];
  	double price;
  };
   
  class MyBook_CPP
  {
  public:
  	void Print()
  	{
  		……
  	}
  private:
  	char* book_name;
  	double price;
  };
   
  int main()
  {
  	MyBook_C book1;
  	MyBook_CPP book2;
  	return 0;
  }
  

访问限定符

• public：公有，可以被访问的→ struct 默认
• protected：受保护的
• private：私有，不可被访问的 → class 默认

class 中“类的成员”默认私有，在 class 类域外不可访问。

访问限定符的作用域：从该访问限定符到下一个访问限定符或结束。

（类内不受访问限定符的限制）

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

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2. 类成员函数的声明和定义分离_member function

类被定义之后会形成类域。函数声明与定义分离需要指明类域。在类内定义的函数默认是内联函数，代码量小、比较简单的函数一般直接在类中定义。

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3. 类成员变量的命名_Conventions

class Date
{
public:
	void Init(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		year = year;
		month = month;
		day = day;
		//局部变量优先，这里的操作是自己赋值给自己
	}
private:
	int year;
	int month;
	int day;
};

所以，建议有所区分地命名： 例如

class Date
{
public:
	void Init(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

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4. sizeof(class)

类的实例化→对象

类对象的大小_空类

class classname{ functions ; variables } 成员函数 functions 对于对象来说就像一个小区的公共区域，它们被存放在公共代码区（代码段）；成员变量 variables 类实例化之后，要存储数据，对每一个实例化出来的对象都是私有的，并且这些变量遵循C语言的内存对齐规则，决定了 sizeof(classname) 的大小。如下图所示。

C语言 结构体内存对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
2. 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。 注意：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。
3. 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。
4. 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。

• 总结：size of class 测试代码如下

1. 类中由成员变量（和成员函数）：遵循 C语言 内存对齐规则
2. 类中只有成员函数：1 byte，表示占位，用于区分并表示实例化的对象
3. 空类：1 byte，表示占位，用于区分并表示实例化的对象

   class Date
   {
   public:
   	Date(const int year, const int month, const int day)
   	{
   		_year = year;
   		_month = month;
   		_day = day;
   	}
   private:
   	int _year;// 0 1 2 3 
   	int _month;// 4 5 6 7 
   	int _day;//8 9 10 11 → 12(内存对齐)
   };
    
   class Only_functions
   {
   public:
   	void Print()
   	{
   		cout << "Only_functions" << endl;
   	}
   };
    
   class Empty{};
    
   int main()
   {
    
   	cout << sizeof(Date) << endl;//output:12
   	cout << sizeof(Only_functions) << endl;//output:1
   	cout << sizeof(Empty) << endl;//output:1
    
   	Only_functions o1;
   	o1.Print();
   	cout << sizeof(o1) << endl;//output:1
    
   	return 0;
   }
   

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5.this 指针

1. warning：这里的隐藏的实参和隐藏的形参都不可以显式地写出 。👇 但是可以在类中显示地用：（如下代码，但一般不会像下面这样写，没什么意义）

   

   class Date
   {
   public:
   	void Init(const int year = 2023, const int month = 1, const int day = 1)
   	{
   		this->_year = year;
   		this->_month = month;
   		this->_day = day;
   	}
   private:
   	int _year;
   	int _month;
   	int _day;
   };
   

2. warning：this 指针是不可被修改的！(Type* const this = xxxxx)，如果对 this 指针本身的内容进行修改会报错。

空指针问题

1. nullptr -> member function  → 正常运行
2. (*nullptr).member function  → 正常运行

   

3. 真正发生了对空指针解引用的情况：

   

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END