1.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。
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。
2. 类的引入
C
语言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。
比如：
之前在数据结构初阶中，用
C
语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量
；现在以
C++
方式实现，
会发现
struct
中也可以定义函数。
struct Stack
{
// 成员函数
void Init()
{
a = nullptr;
top = capacity = 0;
}
void Push(int x)
{
// ...
}
// 成员变量
int* a;
int top;
int capacity;
};
void StackInit(struct Stack* ps)
{
// ...
}
void StackPush(struct Stack* ps, int x)
{
}
int main()
{
struct Stack st1;
StackInit(&st1);
StackPush(&st1, 1);
StackPush(&st1, 2);
Stack st2;
st2.Init();
st2.Push(1);
st2.Push(2);
st2.Push(3);
return 0;
}打个比方，初始化可以有栈，队列等其它结构的初始化，学会类之后，可以直接在栈的结构体中写初始化函数，这样就知道是栈的初始化了，另外还可以不用传参数，大大减少了代码量。上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。
3. 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
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
3.1 访问限定符
在学习类之前，我们先来学习访问限定符。
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。
现在这个阶段，我们认为保护和私有是一样的，具体区别等学到后面在来学习。
【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.
如果后面没有访问限定符，作用域就到
}
即类结束。
5. 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。
类里面不受访问限定符的限制，只限制外面的操作。
那么C++中的struct和class有什么区别呢？
C++
需要兼容
C
语言，所以
C++
中
struct
可以当成结构体使用。另外
C++
中
struct
还可以用来定义类。和class
定义类是一样的，区别是
struct
定义的类默认访问权限是
public
，
class
定义的类默认访问权限是private
。注意：在继承和模板参数列表位置，
struct
和
class
也有区别，后序给大家介绍。
3.2 封装
面向对象的三大特性：
封装、继承、多态
。
在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？
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
。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用
户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，
USB
插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日
常事务。但实际上电脑真正工作的却是
CPU
、显卡、内存等一些硬件元件。
在
C++
语言中实现封装，可以
通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来
隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用
。
3.3 类的2种定义方式
1.
声明和定义全部放在类体中，需注意：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。
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
::
一般情况下，更期望采用第二种方式。
成员变量命名规则的建议：
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year; // year_ mYear
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d;
d.Init(2022, 7, 19);
return 0;
}
如果这样写的话，这里的year到底是变量还是函数形参？所以我们一般规定在成员变量前加“_”，或者在后面加"_"，但是C++并没有这么规定，小伙伴们选择自己喜欢的就可以了。
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 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;
}5. 类的实例化
用类类型创建对象的过程，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
int main()
{
Person._age = 100; // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
return 0;
}
Person
类是没有空间的，只有
Person
类实例化出的对象才有具体的年龄。
3.
做个比方。
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
，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。
代码示例：
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; // 声明
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 定义开空间
Date d1;
d1.Init(2023, 7, 19);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2023, 7, 19);
d2.Print();
return 0;
}6. 类对象的大小
下面有几种方式，请小伙伴们看看那个比较好？
-
对象中包含类的各个成员
缺陷：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。
- 代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址
-
只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
对与上述三种方式，计算机到底是按照哪种方法存储的呢？我们再通过对下面的不同对象分别获取大小来分析看下
// 类中既有成员变量，又有成员函数
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
{};
int main()
{
cout << sizeof(A1) << endl;
//分配1byte，不存储数据，只是占位，表示对象存在过
cout << sizeof(A2) << endl;
cout << sizeof(A3) << endl;
return 0;
} 
结论：一个类的大小，实际就是该类中
”
成员变量
”
之和，遵循内存对齐规则。所以是按照第三种方式进行存储的。
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的对象。
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。
7.this指针
7.1 this指针的引出
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; // 声明
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Init(2024, 4, 14);
Date d2;
d1.Init(2024, 4, 13);
return 0;
}
对于上述类，可能我们会有这样的一个问题：
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？
答案就是C++中通过this指针解决了该问题。
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。即我们不能手动的添加this指针。
（如下图所示）
this指针在实参和形参位置不能显示写，但是在类里面可以显示的用。不过我们一般的不会手动的添加，对于新手来说可以写，但是没有必要。
7.2 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
我们来看2个问题：
问题1：this指针存在哪里？
答：this指针是一个形参，一般是存在栈帧里面，vs下面一般会用ecx寄存器直接传递
问题2：this指针可以为空吗？
下面我们来看几段代码帮助我们更好的理解这个问题
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
cout << this << endl;
this->_year = year;
this->_month = month;
this->_day = day;
}
void Print()
{
cout << this << endl;
cout << "Print()" << endl;
//cout << _a << endl; //this->_a,this在这里是NULL，
}
private:
int _a;
int _year;
int _month;
int _day ;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print(); //1.正常运行 p没有解引用
//p->Init(2024, 4, 15); //2.运行崩溃
//p->_year; //3.会崩溃，因为_year在对象里面，而p是空指针，相当于解引用了_year。
//会不会解引用取决于要不要做对象，指向对象的当中去找
//(*p).Print(); //4.正常运行,这个代码的本质是调用Print(),Print()不在对象里面，
//于是在公共代码区去找，这里的p真正的意思是传递this
return 0;
}
第一个代码正常运行原因是首先Print()函数不在对象里面，调用函数首先要call一个函数地址，这个地址要在公共代码段里面去找。这里的“->”不是解引用。如果调用成员函数直接是Print(),编译器会报错，因为受到类域的限制，会在A这个类里面去找，如果没有限制的话则在全局里面去找Print()，但是在全局则找不到这个函数。第二个崩溃的原因是调用的时候不会崩溃，调用的时候在公共代码区找Print()，把p传递给this，所以this是空，但是this会解引用“_year”。
下面这个图片看一下这2个代码的区别：
class A
{
public:
void Print()
{
cout << this << endl;
cout << _a << endl; //this->_a,this在这里是NULL，所以会发生运行崩溃
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}
7.3 C语言和C++实现Stack的对比
在用
C
语言实现时，
Stack
相关操作函数有以下共性：
- 每个函数的第一个参数都是Stack*
- 函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL
- 函数中都是通过Stack*参数操作栈的
- 调用时必须传递Stack结构体变量的地址
结构体中只能定义存放数据的结构，操作数据的方法不能放在结构体中，即
数据和操作数据
的方式是分离开的
，而且实现上相当复杂一点，涉及到大量指针操作，稍不注意可能就会出错。
C++
中通过类可以将数据 以及 操作数据的方法进行完美结合，通过访问权限可以控制那些方法在
类外可以被调用，即封装
，在使用时就像使用自己的成员一样，更符合人类对一件事物的认知。
而且每个方法不需要传递
Stack*
的参数了，编译器编译之后该参数会自动还原，即
C++
中
Stack *
参数是编译器维护的，
C
语言中需用用户自己维护
。
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