【C++】类和对象

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，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。
类似于洗衣服过程：

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。

类的引入

类是对象的抽象，是一种自定义数据类型，它用于描述一组对象的共同属性和行为。

C语言结构体只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。
类（class）是结构体的拓展，不仅能够拥有成员变量，还拥有成员函数。

类的定义

class 类名 
{ 
访问限定符:
    成员; 
}; 
//注意类定义结束时后面分号不能省略。
// Example:
class Object {
public:
  int weight;
  int value;
} e[length];
//与使用 struct 大同小异。该例定义了一个名为 Object 的类。该类拥有两个成员变量，分别为 weight,value；并在 } 后使用该类型定义了一个数组 e。

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.声明和定义放在一起

2.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::

成员变量命名规则建议：

建议成员变量的命名加个_，用于和函数局部变量区分。

访问限定符

• public：该访问说明符之后的各个成员都可以被公开访问，简单来说就是无论 类内 还是 类外 都可以访问。
• protected：该访问说明符之后的各个成员可以被 类内、派生类或者友元的成员访问，但类外 不能访问。
• private：该访问说明符之后的各个成员 只能 被 类内 成员或者友元的成员访问，不能 被从类外或者派生类中访问。
  对于 struct，它的所有成员都是默认 public。对于 class，它的所有成员都是默认 private。

封装

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。
封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。

类的作用域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都处在这个作用域里。在类体外定义成员时，需要使用::作用域操作符指明成员属于哪个类域。

class Person
{
public:
	void print();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
void Person::print()
{
	cout << _name <<" "<<_gender<<" "<< _age << endl;
}

类的实例化

类是对对象进行描述的，并不占据实际空间，只有当类实例化一个对象，该对象才占据实际空间，可以把类看作图纸，而类实例化的对象是图纸对应的建筑。

类的对象模型

如何计算类对象的大小

问题：类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？

我们先看下面的代码：

# include<iostream>
using namespace std;
/* 定义第一个类:12个字节 */
class C1
{
private:
    int a;// 4
    int b;// 4
    int c;// 4
};
/* 定义第二个类:12个字节 */
class C2
{
private:
    int a;// 4
    int b;// 4
    int c;// 4
    static int d;// 0
};
/* 定义第三个类:4个字节 */
class C3
{
private:
    int a;// 4
    static int b;// 0
public:
    void setA(int a)// 0
    {
        this->a = a;
    }
    int getA()// 0
    {
        return this->a;
    }
    static void add()// 0
    {
        C3::b += 100;
    }
};
/* 定义结构体:4个字节 */
struct S1
{
    int a;
    static int b;
};

int main()
{
    cout << "C1类所占字节数:" << sizeof(C1) << endl;  //12
    cout << "C2类所占字节数:" << sizeof(C2) << endl;		//12
    cout << "C3类所占字节数:" << sizeof(C3) << endl;		//4
    cout << "S1结构体所占字节数:" << sizeof(S1) << endl;		//4

    return 0;
}

从上面的结果，我们得出结论：

• C++中的成员变量和成员函数是分开存储的。
• 普通的成员变量存放在对象中，与结构体变量有相同的内存布局和字节对齐方式。
• 静态成员变量存储在全局（静态）区。
• 成员函数和静态函数存储在代码区。

结构体内存对齐规则

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
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

this指针

this指针的引出

我们先定义一个日期类

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 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。

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