C++——类和对象(上)

一、类的定义

1.类定义格式

与定义结构体类似

class ST
{
	//成员变量
	int val;
	//成员函数
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}

};

class为定义类的关键字，ST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。

为了区分成员变量，⼀般习惯上成员变量会加⼀个特殊标识，如成员变量前⾯或者后⾯加_或者m开头，注意C++中这个并不是强制的，只是⼀些惯例，具体看要求。

C++中struct也可以定义类，C++兼容C中struct的⽤法，同时struct升级成了类，明显的变化是struct中可以定义函数，⼀般情况下我们还是推荐⽤class定义类。

定义在类里⾯的成员函数默认为inline。

2.访问限定符

C++⼀种实现封装的⽅式，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⼾使⽤。

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，protected和private是⼀样的，在继承才能体现出他们的区别。

• 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定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public。

• ⼀般成员变量都会被限制为private/protected，需要给别⼈使⽤的成员函数会放为public。

class ST
{
public:
	//成员函数
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}
private:
	//成员变量
	int val;
};

3.类域

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。

#include 
using namespace std;

class ST
{
public:
	//成员函数
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}
private:
	//成员变量
	int val;
};

int main()
{
	ST st;
	st.print();
	return 0;
}

二、实例化

1.实例化概念

⽤类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象。

类是对象进⾏⼀种抽象描述，是⼀个模型⼀样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，⽤类实例化出对象时，才会分配空间。

#include 
using namespace std;

class ST
{
public:
	//成员函数
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}
private:
	//成员变量
	int val;
	//只是声明，没有开空间
};

int main()
{
	//ST类实例化出对象st,现在才开空间
	ST st;
	st.print();
	return 0;
}

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。打个⽐⽅：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，设计图规划了有多少个房间，房间⼤⼩功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住⼈，⽤设计图修建出房⼦，房⼦才能住⼈。

同样类就像设计图⼀样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。

2.对象⼤⼩

类对象在内存中的存储方式如下图，类成员函数存放在公共代码区，因为每次调用的类成员函数都是同一个函数，没必要再分到各个对象中，而每个对象中的成员变量可能不同，所以它们分别存。

类里面的成员函数是不占内存的，只有成员变量占内存，并且符合内存对齐规则

内存对⻬规则

• 第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
• 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。
•注意：对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员⼤⼩的较⼩值。
• VS中默认的对⻬数为8
•结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。
•如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩ 就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。

#include 
using namespace std;

class ST
{
public:
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}
private:
	double k;
	int val;

};

int main()
{
	ST st;
	cout << sizeof(st) << endl;
	return 0;
}

注意如果类里面只有成员函数时，它的实例化对象的大小为1
为什么没有成员变量还要给1个字节呢？因为如果⼀个字节都不给，怎么表⽰对象存在过呢！所以这⾥给1字节，纯粹是为了占位标识对象存在

#include 
using namespace std;

class ST
{
public:
	void print()
	{
		cout << "val" << endl;
	}
};

int main()
{
	ST st;
	cout << sizeof(st) << endl;
	return 0;
}

三、 this指针

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，在函数体中所有“成员变量”的操作，都是通过该指针去访问，但用户不需要传递，由编译器自己完成。

this指针就是一个隐含的指针，它存在于每个非静态成员函数中，并指向调用该成员函数的对象实例。

this指针的特点

• this指针是* const型的指针，即 类名* const，所以成员函数中不改变this指针的指向

• this指针本质上是成员函数的形参，对象中不存储this指针，当对象调用函数时，将对象地址作为实参传递给this形参

C++规定不能在实参和形参的位置显⽰的写this指针(编译时编译器会处理)，但是可以在函数体内显⽰使⽤this指针。

#include 
using namespace std;

class ST
{
public:
	//void print(ST* const this)
	void print()
	{
		cout << this->val << endl;
	}
	void set(int x)
	{
		val = x;
	}
private:
	int val;
};

int main()
{
	ST st;
	st.set(1);
	//st.print(&st);
	st.print();
	return 0;
}

注意：this指针不存在于内存中某一特定区域，因为它在函数当中，所以在使用时会创建在栈中

this指针可以为空，但是只能在不涉及解引用操作的前提下，因为空指针不能解引用

#include 
using namespace std;

class A
{
public:
	void print()
	{
		cout << "666" << endl;
	}
private:
	int val;
};

int main()
{
	A* a = nullptr;
	a->print();
	return 0;
}

如果使用空指针的解引用就会使程序崩溃

#include 
using namespace std;

class A
{
public:
	void print()
	{
		cout << val << endl;
	}
private:
	int val;
};

int main()
{
	A* a = nullptr;
	a->print();
	return 0;
}