C++类和对象的基础知识详解

C++类和对象

类

类构成了实现C++面向对象程序设计的基础。
类是C++封装的基本单元，它把数据和函数封装在一起。

一个类描述一类事物，描述这些事物所应具有的属性。

• 定义成员函数

  • 类定义是提供给更多不同用途的程序共享的，并不受单个程序应用的影响而“优化”。
  • 在类中定义的成员函数一般规模都比较小，且特别的switch语句不允许使用。
  • 类中的函数一般为内联函数，即使没有明确用inline标明。
  • 在类中定义的成员被默认为内联函数。

• 在类之后定义成员函数

  • 将类定义和其成员函数定义分开来，是目前开发程序的通常做法。
  • 我们把类定义（头文件）看成是类的外部接口，类的成员函数定义看成是类的内部实现。
  • 在类定义的外部定义成员函数，需要在成员函数名前多加上一个“类名: :”
  • 因为成员函数是所有对象共享的代码，不是某一个对象所独占的，所以不能在成员函数内使用某个特定的对象。

• 隐含的this指针

  • 一般情况下，成员函数除了接受实参之外，还会接受到对象的地址。
  • 这个地址被一个隐含的形参this指针所获取，等同于执行this = &x；
  • 所有对数据成员的访问都隐含地被加上前缀this->。
  • 所有的成员函数都会默认有this指针，static类型的函数除外。
  • this指针是成员函数隐含指针形参，是编译器自己处理的，我们不能在成员函数的形参中添加this指针的参数定义，也不能在调用时
    显示传递对象的地址给this指针。

• 类的访问限定符

  • public（公有）
    
    • 编制应用程序，想要使用某个类，所要了解的全部内容就是它的公共成员。
    • 公共成员在任何地方都可以被访问。
  • private（私有）
    
    • 一个类定义，如果不写访问控制说明符，那么它就默认为private。
    • 外部无法访问私有成员，而起到保护作用。
  • protected（保护）
    
    • 保护类的内部数据
    • 保护成员对使用者来说是不可见的
    • 对内部可见
    • 常用于继承
  • 类的访问限定符体现了面向对象的封装性。

• 作用域

  • 局部域
  • 全局域
  • 类域
  • 名字空间域

• 类的作用域

  类的作用域是指类定义和相应的成员函数定义范围

  • 每个类都定义了自己的作用域，类的成员(成员函数/成员变量)都在类的这个作用域内，成员函数内可任意访问成员变量和其它成员函数。
  • 对象可以通过 . 直接访问公有成员，指向对象的指针通过 -> 也可以直接访问对象的公有成员。
  • 在类体外定义成员，需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。

对象

算法总是离不开数据结构，算法也只能适用于特定的数据结构。
在面向对象中，算法与数据结构被捆绑成一个类。
也就是说，程序就是许多对象在计算机中相继表现自己，而对象又是一个个程序实体。

一个对象是类的一个实例，它具有确定的属性。

• 面向对象的三大特性

  • 封装
  • 继承
  • 多态

• 类和对象的区别

  • 对象可以被创建和销毁，但类是无所不在的。

• 定义对象

  • 属于不同类的对象在不同的时刻、不同的地方分别被建立。
  • 全局对象在主函数开始执行前首先被建立。
  • 局部对象在程序执行遇到它们的对象定义时才被建立。
  • 在定义对象时，C++会为其分配空间。

• 对象的初始化

  • C++建立和初始化对象的过程专门由该类的构造函数来完成。
  • 只要对象建立，则马上会调用构造函数，给对象分配空间和初始化。

• 对象的内存储存模型

  • 所有对象的大小为类中所有成员变量的大小之和。
  • 遵循内存对齐原则——以空间换时间。
  • 空类域占一个字节。

类的默认成员函数

构造函数

类的封装性，体现在一部分数据是不能让外界访问的。
所以直接在非成员函数中访问类对象的保护或私有数据是不允许的。

C++规定与类同名的成员函数是构造函数，在该类的对象创建时，自动被调用

• 构造函数没有返回类型，函数体中也不允许返回值，但可以有无值返回语句“return”。
• 构造函数不能被随意调用。
• 放在外部定义的构造函数，其函数名前需要加上“类名: :”，以区分此类成员函数和彼类成员函数。

IMPORTANT
* C++规定，每个类必须有一个构造函数，没有构造函数，就不能创建任何对象。
* 若未提供一个类的构造函数，则C++提供一个默认的构造函数，该默认构造函数是个无参构造函数，它仅负责创建对象，而不做任何初始化工作。
* 只要一个类定义了一个构造函数（不一定是无参构造函数），C++就不再提供默认的构造函数。也就是说，如果为类定义了一个带参数的构造函数，还想要无参构造函数，则必须自己定义。
* 与变量定义类似，在用默认构造函数创建对象时，如果创建的是全局对象或静态对象，则对象的位模式全为0，否则，对象值是随机的。

构造函数成员的初始化
* 方法一

  d = 10;

• 方法二

SillyClass2()
    :d(10)
    {}

• 哪些成员变量必须放在初始化列表里面？
  
  1. 常量成员变量。（常量创建时必须初始化）
  2. 引用类型成员变量。（引用创建时必须初始化）
  3. 没有缺省构造函数的类成员变量。

拷贝构造函数

• 用一个对象去构造另一个对象，或者说，用另一个对象值初始化一个新构造的对象
• 拷贝构造函数的参数必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用。

析构函数

析构函数是特殊的类成员函数，它没有返回类型，没有参数，不能随意调用，也没有重载。只是在类对象生命期结束的时候，由系统自动调用。

• 作为一个类，可能有许多对象，每当对象生命期结束时，都要调用析构函数。
• 析构函数名，就是在构造函数名前加一个逻辑非运算符“~”，表示“逆构造函数”。
• 如果动态开辟了空间，需要自己重新定义一个析构函数。

赋值运算符的重载

• 为什么要有运算符的重载？

  • 可以把C++运算符的定义扩展到运算分量是对象的情况。
  • 使C++代码更直观，更易读。

• 5个C++不能重载的运算符:

  • .*
  • ::
  • sizeof
  • ?:
  • .
• operator + 合法的运算符 构成函数名（重载<运算符的函数名：operator< ）。
• 重载运算符以后，不能改变运算符的优先级/结合性/操作数个数。
• 赋值运算符的重载是对一个已存在的对象进行拷贝赋值。
• 增量运算符
  
  • 前增量
    
&operator++();

  • 后增量
    
opertor++(int);