C++类和对象

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分类专栏： C++初阶文章标签： c++

于 2024-03-10 19:21:40 首次发布

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所属专栏:C++初阶

一、面向过程和面向对象初步认识

C语言是面向过程的，关注的是过程（函数与函数之间的耦合度小，很多时候是一个函数实现一个过程），分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。
在这里插入图片描述
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。

二、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。比如：之前在数据结构初阶中，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。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template<class T>//泛型模板

class Stack
{
public:
	void Init()
	{
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void Push(T x)
	{
		if (_capacity == _size)
		{
			_a = new int[_capacity * 2];
			_capacity *= 2;
		}
		_a[_size - 1] == x;
		_size++;
	}
	void Pop()
	{
		_size--;
	}
	~Stack()
	{
		delete[]_a;
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	T* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

三、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。

类的两种定义方式：

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。

class Stack
{
public:
	void Init()
	{
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void Push(T x)
	{
		if (_capacity == _size)
		{
			_a = new int[_capacity * 2];
			_capacity *= 2;
		}
		_a[_size - 1] == x;
		_size++;
	}
	void Pop()
	{
		_size--;
	}
	~Stack()
	{
		delete[]_a;
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	T* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

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::

#pragma once
template<class T>//泛型模板
class Stack
{
public:
	//声明
	void Init();
	void Push(T x);
	void Pop();
	~Stack();
private:
	T* _a;
	int _size;
	int _capcacity;
};


//定义：
using namespace std;

#include"test.h"
	void Stack::Init()
	{
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	void Stack::Push(int x)
	{
		if (_capacity == _size)
		{
			_a = new int[_capacity * 2];
			_capacity *= 2;
		}
		_a[_size - 1] == x;
		_size++;
	}
	void Stack::Pop()
	{
		_size--;
	}
	Stack::~Stack()
	{
		delete[]_a;
		_size = _capacity = 0;
	}

到后期我推荐还是按下面这个声明和定义分开写

四、类的封装

4.1类的访问限定符

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
在这里插入图片描述

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(此处protected和private是类似的)
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的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)
C++中struct和class的区别是什么？

C++中struct和class基本上是一样的都可以定义类，只是class定义的类默认访问权限是私有的，而struct是公有的

4.2封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态
什么是封装？

将数据和操作数据的方法有机结合，提供接口供外部使用，封装的本质上是一种管理，而C语言的函数使用比较自由，不便于管理，将方法封装在类里面更便捷使用

五、类的实例化

什么是类的实例化？

用类类型创造对象的过程，称为类的实例化

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。
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
注意【类在没有被实例化之前是不占用任何空间的】

int main()
{
 Person._age = 100; // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
 return 0;
}

Person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。

六、this指针

6.1this指针的引出

我们来先定义一个日期类：

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; // 年
 int _month; // 月
 int _day; // 日
 int a;
};
int main()
{
 Date d1, d2;
 d1.Init(2022,1,11)
 d2.Init(2022, 1, 12);
 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，那当d1调用 Init 函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？
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。