【C++】类与对象（上）

- 初识类与对象

  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。

-类的引用

  C语言中，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。c++中更喜欢用class来代替struct

struct Student
{
void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
 {
	strcpy(_name, name);
	strcpy(_gender, gender);
	_age = age;
 }
void PrintStudentInfo()
 {
	cout<<_name<<" "<<_gender<<" "<<_age<<endl;
 }
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
int main()
{
Student s; s.SetStudentInfo("Peter", "男", 18);
return 0; }

-类的定义

  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。类中的元素称为类的成员：类中的数据称为类的属性或者成员变量; 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：

1. 声明和定义全部放在类体中，需要注意：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 Person
{
public:
	void showinfo()
	{
		cout<<name<<"-"<<sex<<"-"<<age<<endl;
	}
public:
	{
		char *name;
		char* sex;
		int age;
	}
};

2. 声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件

#include<person.h>
class Person
{
public:
void showinfo();
public:
    {
   		char *name;
   		char* sex;
   		int age;
    }
};

#include"person.cpp"
void showinfo()
 {
  cout<<name<<"-"<<sex<<"-"<<age<<endl;
 }

一般情况下，更期望采用第二种方式

-类的访问限定符及封装

【访问限定符说明】

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. class的默认访问权限为private，struct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。

问：
  C++中struct和class的区别是什么？
答：
  C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体去使用。另外C++中struct还可以用来定义类。和class是定义类是一样的，区别是struct的成员默认访问方式是public，class是struct的成员默认访问方式是private。

【封装】
面向对象的三大特性：封装，继承，多态
  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。

【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，需要使用 :: 作用域解析符指明成员属于哪个类域。`

class Person
{
public:
void PrintPersonInfo();
private:
char _name[20];
char _gender[3];
int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
cout<<_name<<" "_gender<<" "<<_age<<endl;
 }

【类对象模型】
如何计算类对象的大小

class A {
public:
	void PrintA
 {
	cout<<_a<<endl;
 }
private:
	char _a;
};

  每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。那么如何解决呢？
  答：只保员变量，成员函数存放在公共的代码段

class A1 {
public:
void f1()
{}
	private:
	int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
	void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

结论：
  一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐，注意空类的大小，空类比较特殊，编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类。

【结构体内存对齐规则】

• 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，gcc中的对齐数为4
• 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。
• 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。

-this指针

• this指针的引出

我们先来定义一个日期类Date

class Date
{ 
public :
void Display ()
 {
cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
 }
void SetDate(int year , int month , int day)
 {
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
 }
private :
	int _year ; // 年
	int _month ; // 月
	int _day ; // 日
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.SetDate(2018,5,1);
d2.SetDate(2018,7,1);
d1.Display();
d2.Display();
return 0; }

对于上述类，有这样的一个问题：
  Date类中有SetDate与Display两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当s1调用SetDate函数时，该函数是如何知道应该设置s1对象，而不是设置s2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“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
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. this指针本质上其实是一个成员函数的形参，是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。
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

• this指针注意点
  1.C++中this关键字是一个指向对象自己的一个常量指针，不能给this赋值；
  2.只有成员函数才有this指针，友元函数不是类的成员函数，没有this指针；
  3.同样静态函数也是没有this指针的，静态函数如同静态变量一样，不属于具体的哪一个对象；
  4.this指针作用域在类成员函数内部，在类外也无法获取；
  5.this指针并不是对象的一部分，this指针所占的内存大小是不会反应在size作符上的。

【面试题】

1. this指针存在哪里？
   答：this指针会因编译器不同而有不同的放置位置。可能是栈，也可能是寄存器，甚至全局变量。在汇编级别里面，一个值只会以3种形式出现：立即数、寄存器值和内存变量值。不是存放在寄存器就是存放在内存中，它们并不是和高级语言变量对应的。
2. this指针可以为空吗？
   答：当把空的this传入 没有调用任何函数的方法中时，执行函数。当把空的this传入调用函数的方法时，就会出错了。

// 1.下面程序能编译通过吗？
// 2.下面程序会崩溃吗？在哪里崩溃
class A
{ 
public:
void PrintA() 
 {
cout<<_a<<endl;
 }
void Show()
 {
cout<<"Show()"<<endl;
 }
private:
int _a;
};
int main()
{
Date* p = NULL; p->PrintA(); 
p->Show();
} 

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