【C++】初步认识类和对象

类的引入

  C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体不仅可以定义变量，也可以定义函数。
  也就是说，在C++中struct类型同时升级成了类

1. 类名就是类型，
2. 类里面可以定义函数

#include<iostream>
using namespace std;
struct Node
{
	int data;
	Node* next;
public :
	void Print()
	{
		cout << data << endl;
	}
};

int main()
{
	Node node;//不需要再像C语言写成struct Node node
	node.data = 1;
	node.Print();//通过创建的“结构体变量”可以调用结构体里面的函数
	return 0;
}

  上述就是结构体在C++中的定义，但是在C++中更喜欢用class来代替

类的定义

class className
{
	//类体：有成员函数和成员变量组成
};//后面一定要注意分号，这点和结构体一样

  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

1. 声明和定义全部放到类中（如果成员函数在类中定义，编译器可能会将其当作内联函数）

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
};

2. 类的声明放到头文件(.h文件)中，成员函数定义放到.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加上类名::（表明该成员函数是在哪个类里面的）

//Date.h
class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	void Print();
};
//Date.cpp
void Date::Print()
{
	cout << _year << " " << _month << " " << _day;
}

一般情况下，用的是第二种方式

类的访问限定符

  C++通过访问限定符，选择性的将接口提供给外部调用

• public 修饰的成员变量可以在类外面直接访问
• protected和private修饰的成员变量在类外不能被直接访问(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开始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}结束
• class默认的访问权限为private，struct为public（因为struct会兼容C）

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，在类体外定义成员时，需要使用访问限定符::指定成员属于哪个类域。

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	void Print();
};

void Date::Print()//这里用访问限定符指明Print()函数是Date类中的函数
{
	cout << _year << " " << _month << " " << _day;
}

类的实例化

用"类"类型创建对象的过程，就称为类的实例化

1. 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。
2. 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，但是类本身是不在内存中开空间的(类型的声明和定义区分就是看有没有开空间)
3. 可以把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，图纸只是设计需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间

类对象的存储

  为了初步猜测类的大小是怎么计算的，可以看看以下代码

class A
{
	int _a;
	void pirnt()
	{
		cout << _a;
	}
};

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

  从以上结果可以看出，在计算类的大小的时候，并没有计算类的成员函数的大小，而是只考虑了成员变量的大小
  实际上，类的成员函数是保存到公共代码段的，因为每个对象的成员变量是不同的，但是调用同一个函数，如果按照此种方法存储，当一个类创建多个对象时，每个对象都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间，所以当对象调用成员函数时，其实是调用的同一个成员函数
类对象的存储方式

  成员变量都存到对象中，而成员函数统一存到公共代码区的一个区域管理起来，当对象要去调用成员函数时，就去这个区域寻找这个函数的声明以及定义
结论
  一个类的大小，实际就是该类中“成员变量”之和，并且要注意内存对齐(规则与结构体一致)
  要注意空类的大小，空类比较特殊，翻译器给了空类一个字节来标识这个类的对象

this指针

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

int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2023, 11, 4);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

  对于上述代码，会存在这样一个问题？前面已经说到，d1和d2两个对象其实调用的是同一个Init()函数和Print()函数，但是，函数自己怎么知道在访问成员变量的时候，到底是访问哪个成员的变量呢？
  在C++中引入了this指针解决这个问题，也就是：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。
  也就是说：

this指针的特性

1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用
3. this指针本质上是“成员函数”的形参，当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

下面我们来看一段代码

class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << "Print()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->Print();
	return 0;
}

这段代码的结果为正常运行

  p->Print()经过编译器处理之后就会变成p->Print(p)
  从汇编的角度来看，仅仅是把p传给寄存器，然后再去找Print()函数的地址，找函数地址是在编译链接时通过修饰过后的函数名去找的(在符号表中)，和p没有关系(因为成员函数并不属于单独的某个对象)
  这段代码中，p的作用主要有两点

1. 知道Print()这个函数是p这个类的成员函数，编译时编译器就会去看A这个类中到底有没有这个函数(成员函数的声明在类里面)，看是否符合语法规则(检查语法)
2. 要把p传给this指针
   但是如果通过p去调用成员变量的话，就会出现问题

class A
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _a << endl;//注意，这里通过this指针去访问的成员变量
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->Print();//这里会运行崩溃
	return 0;
}