2.C++类和对象（上）

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。

例如送外卖

C：点餐--做外卖--送外卖--拿外卖

C++：商家--骑手--用户

    实现：用户点餐，骑手送餐，商家做餐，商家就不存在要担心餐是怎么做的，三个对象交互完成送外卖的流程了

2.类的引入

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，相当于是把商家的构成和做餐的函数放到一起啦，C语言就是商家是商家做餐是做餐。

typedef int DataType;
struct Stack
{
  void Init(size_t capacity)
  {
    _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
    if (nullptr == _array)
    {
      perror("malloc申请空间失败");
      return;
    }
    _capacity = capacity;
    _size = 0;
  }
  void Push(const DataType& data)
  {
    _array[_size] = data;
    ++_size;
  }
  DataType* _array;
  size_t _capacity;
  size_t _size;
};//分号不能掉！！！
int main()
{
  Stack s;
  s.Init(10);
  s.Push(1);
  cout << s.Top() << endl;
  return 0;
}

会发现建立了结构体 s，然后通过s.init申请开辟空间，s.push进行赋值，其后面调用的参数是要在局部变量中使用的，然后对结构体中元素进行赋值与改变

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

 类的两种定义方式：（和一般应用场景）

1. oj: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. 大型项目：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::

 类的命名规则：

一般在成员变量前加_，来区分赋值，例如 _year= year，这样就区分开了

4.类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

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，以此来对程序进行保护，防止其被破坏

• 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

• 问题：C++中struct和class的区别是什么？

1.class还含有函数

2.class默认private,struct默认public

4.2 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。

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。

相当于景区通过围栏的保护，来禁止游客到处刻到此一游

5.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()；
}
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
  cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

类比：可以想到之前的using bit::b ，将namespace中的bit 命名域展开了，因为类是一个新的定义域，所以在函数定义时需要用到 void Person :: PrintPersonInfo()

6.类的实例化

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

相当于类是一个商家和运行模板，每个对象都是不一样名字的商家

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。

所以要先 Person man ,  man.age=100;

也可以如下图这么想

所以对于类的使用一定要记得实例化

7.类对象模型

存储：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐，函数在调用时才产生内存，相当于内联函数

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。

内存对齐相关知识可以跳转到 结构体详解 中，有详细介绍~

8.this指针

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。

class Date
{
public:
  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;
}

所以 d1. Print（）括号中无需传参，会默认调用d1 的数据

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，可以防止乱来

注意: this 在栈中，不会为空

有一个经典面试题的判断，我们可以来看一下

// 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 Print()
  {
    cout << "Print()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->Print();
  return 0;
}
// 2.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 PrintA()
  {
    cout << _a << endl;
  }
private:
  int _a;
};
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->PrintA();
  return 0;
}

1.正常运行，因为其操作打印的字符串在代码段，和p无关，哪怕其是空指针也没有被调用

2.运行崩溃，会调用到p_a，而this识别到的p是空指针，所以调用失败，程序崩溃

还有一种典型的错误 A：：Print（ ） ，直接用类进行调用，this这时根本不知道传什么

C和C++对比

以Stack为例

1.C++中类和对象的设定可以减少指针的使用，减少混乱，更加清晰

2.C++有封装，更加安全了，有许多参数编译器可以进行维护，不用自己维护，例如可以自动的初     始化和销毁

//专栏持续更新中，敬请期待~