【C++进阶之路】类和对象(上)

一.面向对象和面向过程

• 面向对象:是软件开发方法中的一种。是一种对现实世界理解和抽象的方法；是思考问题相对高级的方法。在面向对象时，我们会建立对象，主要在意对象的行为。
• 面向过程:分析出解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤一步一步实现，使用的时候一个一个依次调用就可以了。是一种思考问题的基础方法。

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• 我们以做一道红烧肉的实现来体现过程和对象的区别
• 面向过程: 1.去买肉，切肉 2.起锅，烧油，调糖色，3.放入锅中，加入调料调味，4.顿好出锅
• 面向对象:1.买好红烧肉 2.把红烧肉放在锅中，3.将红烧肉盛出
• 因此:面向对象开发更加方便高效，面向过程较为繁琐。

面向对象的过程更加注重对象从而更加高效，但功能的实现有时候还是需要我们自己实现。

二.类的引入——结构体

• 类定义:类 +类名+{ };
• 在C++中，结构体被升级成了类，但C语言的用法还是可以使用的.

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• 证明:

struct student
{
    
    
	char _name[6];
	int _age;
	int _number;
	student* _p;
};

• 这里的结构体被升级成了类，在C++里类名是可以被用作定义变量的，但C语言中不行，当然如果你想在这里用C语言的语法也是可以的。
• 说明：变量的定义为了与函数调用变量进行区分，我们一般都在变量的前面加上 _

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• 类里面是可以定义函数的

struct student
{
    
    
	void Print()
	{
    
    
		cout << "Print" << endl;
	}
	char name[6];
	int age;
	int number;
	student* p;
};

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• 类被当做一个域叫做——类域
• 目前我们学过的C++的域——全局域，局部域，命名空间域，类域。

三.类的定义

• 与结构体相似:class +类名 +{} ;
• 注意：；——分号不可省

1.类定义的两种方式

在类里面定义函数

class student
{
    
    
	void Print()
	{
    
    
		cout << "Print" << endl;
	}
	char _name[6];
	int _age;
	int _number;
	student* _p;
};

在类外定义函数——类域

void student::Print()
{
    
    
	cout << "Print" << endl;
}
class student
{
    
    
	void Print();
	char _name[6];
	int _age;
	int _number;
	student* _p;
};

• 注意:在类外定义函数，需要在类里面声明一下这个函数,并且要在定义的时候函数名前加上类名+作用域限定符，表明这是该类的函数。

2.访问限定符

• public ：公有——类外可以直接访问
• private:私有——类外不可以直接访问
• protecter:与private类似——类外不可以直接被访问(在继承中会用到)

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• 注意
• 1.C++为了兼容C语法，默认结构体类的成员为公有。但在class中，默认成员为私有，不能从类外直接进行访问。
• 2.其作用范围从其出现开始到遇到下一个访问限定符/类作用域结束为止。
• 3 访问限定符只在编译期间有用，是对语法的检查，因此只在编译期间报错，在数据已经被加载到内存中时，这时看访问限定符其实是一样的，访问限定符更像是一个门槛，一个前提。

3.封装——面向对象的三大特性

• 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。
• 说明:隐藏对象的属性和实现细节——是通过private进行实现的。外部接口——实现的函数。
• 封装是为了更好的管理和保护数据，避免对数据进行破坏。因为会调用接口进行管理数据，这里的接口就是我们设置的规则。并且接口一般都是公开的。

4.类的实例化

• 定义一个类就如同定义了一个结构体，跟结构体的自定义类型相似，我们定义类时只是说明了类里面有什么内容，并不能直接使用类的内容，那与定义一个结构体变量就如同类的实例化。
• 这也间接反映出了域里面并不一定都是变量的定义，也有可能都是变量的声明。

class student
{
    
    
public:
	void Print();
private:
	char name[6];
	int age;
	int number;
	student* p;
};
int main()
{
    
    
	student A;//这样我们就完成了类的实例化。
	return 0;
}

四.类对象模型

求一个类的大小

• 与求结构体的大小相似：

1.第一个成员在与结构体变量偏移量为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。

说明: 对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。

3.结构体总大小为最大对齐数（每个成员变量都有一个对齐数）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。

• 需要我们注意的是在C语言中结构体中至少定义一个变量，而在C++中结构体被升级为类，可以为空，甚至可以在里面定义函数。
• 那函数占不占内存呢？

实验便知：

class student1
{
    
    
public:
	void Print()
	{
    
    
		cout << "Print" << endl;
	}
private:
	int age;
};
class student2
{
    
    
public:
	void Print()
	{
    
    
		cout << "Print" << endl;
	}
};
class student3
{
    
    

};
int main()
{
    
    
	cout << sizeof(student1) << endl;
	cout << sizeof(student2) << endl;
	cout << sizeof(student3) << endl;
	return 0;
}

• 通过student2与student3进行对比可说明——函数是不占用类里的空间。
• 函数占用的空间在哪呢？——公共代码段（当执行时，调用此函数的代码执行即可）
• 说明：不同的对象调用的函数是一样的。

说明:这样设计是为了空间的节省，不同对象调用的函数是一样的，在调用时执行函数的代码即可，这样一码多用节省了空间。

• 通过student1与studen2进行对比可简单的说明——对齐方式与结构体的对齐方式一致。
• student3的大小为1——说明类的大小最小为1，至于为什么不能为0，假设如果为0，则开辟空间为0，通过以前的学习可知，一个变量的开辟是必须有地址的，0空间无地址，互相矛盾，因此不能为0，这里的1充当的是占位符的作用。

五.this指针

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。

基本认识

class Date
{
    
    
public:
	void Print()//括号里面相当于(this),这里的this也是不能写出来的，也是隐式转换
	{
    
    
		cout << _year <<"-"<< _month<<"-" <<_year<< endl;
		//在函数里面可以使用this指针，上面的代码写完整就是
		cout <<this-> _year <<"-"<<this-> _month<<"-" <<this->_year<< endl;
		//this=NULL 这也是不行的，因为this指针是一个const修饰的类型，不能进行修改。
		//说明定义一个变量int * const this,const具有就近原则
		//放在this前this本身不能修改
		//放在*前说明*this不能被修改
	}
	void Init(int year = 1 ,int month =1,int day = 1)
	{
    
    
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _day;
	int _month;
	int _year;
};

int main()
{
    
    
	Date A;
	A.Init();
	//A.Init(this);这样写是不对的，因为this是隐式转换的，这里的this转换为A的地址;
	//A.Init(&A);其实就转换为了指定对象的地址，怎么进行转换呢？A.这里通过A就能找到A的地址。
	A.Print();
	return 0;
}

• 我们看这里的函数调用，为什么不用通过传类变量的地址，直接就能使用类里面的变量？
• 说明:这里隐含了一个this指针，那this指针是什么呢？
• 其实这里的this指针就是类实例化的地址。
• 总结:this指针不能显示传参， 函数定义的参数处也不能显示出来，函数内部可以使用访问对象的变量，但对this指针不能进行修改。

代码解读

struct A
{
    
    
public:
	void PrintA()
	{
    
    
		cout << _a << endl;
		//这里_a相当于this->_a发生了对空指针解引用的情况
	}


	int _a;
};

int main()
{
    
    
	
    A* p = NULL;
	p->PrintA();
	//说明这里p->PrintA()等于(*p).PrintA()
	//但这里并没有语法错误：因为这里是调用里面函数，函数并不占用类的空间，因此可以调用类的函数
	//但是这里将p传进去了，p是一个空指针，在里面访问变量时，会产生对空指针解引用的情况，因此
	//具体的报错位置在函数里面的变量使用
}

• 代码是否报错？具体报错在哪？
• 报错,报错位置在函数里面。
• 本质上对这里函数的调用相等于函数的传参，而对成员变量的使用才是解引用！

struct A
{
    
    
public:

	void Show()
	{
    
    
		cout << "Show()" << endl;
	}

	int _a;
};

int main()
{
    
    
	
    A* p = NULL;

	p->Show();
}

• 代码是否报错？具体报错在哪？

• 不会报错，因为函数里面没有对变量的访问。

• 总结:this指针可以为空，但必须通过对象进行调用函数。