C++类与对象(上)

1. 类的引入

   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

   #include<iostream>
   
   using std::cout;
   using std::endl;
   
   struct date
   {
   	void Info(int year,int month,int day)
   	{
   		_year = year;
   		_month = month;
   		_day = day;
   		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
   	}
   	int _year;
   	int _month;
   	int _day;
   };
   
   int main()
   {
   	date d1;
   	d1.Info(2019,5,7);
   }
   

   输出结果为:2019-5-7

   注意:上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替

2. 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 
   

   注意: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 date
   {
   public:
   	void Info(int year,int month,int day)
   	{
   		_year = year;
   		_month = month;
   		_day = day;
   		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
   	}
   private:
   	int _year;
   	int _month;
   	int _day;
   };
   

   2.声明放在.h文件中，类的定义放在.cpp文件中

   //声明放在date.h的头文件中
   class date
   {
   public:
      void Info(int year,int month,int day);
   private:
      int _year;
      int _month;
      int _day;
   };
   

   //定义放在类的实现的date.cpp中
   #include"date.h"
   void date::info(int year,int month,int day)
   {
   	_year = year;
   	_month = month;
   	_day = day;
   	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
   }
   

   注意:一般采取第二种情况,因为声明定义分离不带可以让程序员方便清楚地看出代码的构架,也会保证代码的安全,不想让别人看代码实现的时候,可以将.cpp文件做成静态库或者动态库,只给它链接的接口,不给代码的具体实现

3. 访问限定符级封装

   1.访问限定符

   public(公有)
   private(私有)
   protected(保护)

   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

   struct和class的区别: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。

   2.封装

   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。

4. 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 date
   {
   public:
   	void Info(int year,int month,int day);
   private:
   	int _year;
   	int _month;
   	int _day;
   };
   
   void date::info(int year,int month,int day)
   {
   	_year = year;
   	_month = month;
   	_day = day;
   	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
   }
   

5. 类的实例化

   用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

   注意:

   1. .类只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
   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
   3. 也即是说class date这个类实际上并没有大小,但是定义的date d1是具有大小的

6. 类对象模型

   1.类对象的存储方式

   只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

   原因：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果将成员是直接存放在类里面，当一个类创建多 个对象时，每个对象中都会保存一份函数代码，相同代码保存多次，浪费空间,所以就将类里面的成员函数放在公共代码段

   也可以做一个简单的测试,代码演示:

   #include<iostream>
   
   using std::cout;
   using std::endl;
   
   class a
   {
   public:
   	void founc()
   	{}
   };
   
   class b
   {
   public:
   	void fonuc()
   	{}
   private:
   	int _a;
   };
   
   class c{};
   
   int main()
   {
   	cout << sizeof(a) << endl << sizeof(b) << endl << sizeof(c) << endl;
   }
   

   输出结果为:
   
   注意:class c是一个空类,编译器给它1个字符来标识这个类,而class a不是一个空类,它里面有成员函数,可是编译器也只给它1个字节,所以从这里就可以看出成员函数的存储位置并没有在类中,编译器将他也看成了一个空类

   结论:类的存储方式是成员变量存在类中,成员函数存在公共代码段中,也可以看出一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐

   2.内存对齐规则

   1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处
   2. 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
   3. 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
   4. 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

7. this指针
   先看一段代码:

   #include<iostream>
   
   using std::cout;
   using std::endl;
   
   class date
   {
   public:
   	void fonuc(int year,int month,int day)
   	{
   		_year = year;
   		_month = month;
   		_day = day;
   		cout << _year << "-" << _month << "-" << day << endl;
   	}
   private:
   	int _year;
   	int _month;
   	int _day;
   };
   
   
   int main()
   {
   	date d1, d2;
   	d1.fonuc(1998, 1, 1);
   	d2.fonuc(2019, 5, 7);
   }
   

   对于上述类，有这样的一个问题：
   date类中有个founc成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用founc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“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。

   上述的founc函数实际相当于这样,代码演示:

   void fonuc(data* this,int year, int month, int day)
   {
   	_year = year;
   	_month = month;
   	_day = day;
   	cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
   }
   

   注意:

   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指针在哪儿存储:
   this指针存在栈里面,因为this指针是一个形式参数,当给函数开辟的空间销毁后,形参也会随之销毁

   this指针可以为空吗?
   可以,因为只要this指针在成员函数中不进行解引用操作就可以了