【C++那些事儿】类与对象(1)

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Hello,米娜桑们，这里是君兮_，我之前看过一套书叫做《明朝那些事儿》，把本来枯燥的历史讲的生动有趣。而C++作为一门接近底层的语言，无疑是抽象且难度颇深的。我希望能努力把抽象繁多的知识讲的生动又通俗易懂，因此，咱们这个讲解C++的系列博客就叫做《C++那些事儿》啦，有了之前的知识，今天我们来真正走进C++的核心知识部分——类与对象

• 好了废话不多说，开始我们今天的学习吧！！
  

一.什么是面向对象？

• 在学习C++之前，很多人都听说过这样一个说法——C++是一门面向对象的语言，那么什么是面向对象呢?
• 我们通过C语言和C++的对比首先来了解一下什么是面向对象
• 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。
  比如这里有一个问题：把大象关进冰箱，需要几步？
  
• 需要三步，像这种关注事件过程的编程就叫面向过程
• 而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。
• 那同样是这件事，我们怎么用面向对象的方式来分析呢？
  
• 而这里大象把自己关进冰箱这个指令就相当于我们在编程里调用的函数，这就是面向对象编程

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二.类 class

1.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：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，我们会发现struct中也可以定义函数。

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)
{
    
    
// 扩容
_array[_size] = data;
++_size;
}
DataType* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
}

• 上述代码即为在C++中实现的栈，而它其实就是一种类，在C++中，我们更喜欢用class来替代作为类。

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

• 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。

类的两种定义方式：

• 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

class Test
{
    
    
public:
    void ShowStudent()
    {
    
    
        cout << _name << " " << _sex << " " << _age << endl;
    }
private:
    char* _name;
    char* _sex;
    int _age;
};

• 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::

//头文件test。h中申明
#include<iostream>
using namespace std;
class Test
{
    
    
public:
    void ShowStudent();
    
private:
    char* _name;
    char* _sex;
    int _age;
};

//test.cpp中定义
#include"test.h"

void Test::ShowStudent()
{
    
    
    cout << _name << " " << _sex << " " << _age << endl;
}

int main()
{
    
    
    return 0;
}

• 一般情况下，更期望采用第二种方式。为了方便演示，我们在博客中就先用第一种来讲解啦

成员变量命名规则的建议

• 我们先来看看这个日期类中关于年的命名的例子’

class Date
{
    
    
public:
	void Init(int year)
	{
    
    
		// 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
		year = year;
	}
private:
	int year;
};

• 为了防止像上面这种分不清成员变量和函数形参的例子出现，我们可以采用以下这种命名方法，这也是C++中比较通用的成员变量命名规则

class Date
{
    
    
public:
	void Init(int year)
	{
    
    
	_year = year;
	}
private:
	int _year;
};

3.类的访问限定符及封装

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
  
  【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

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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。 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。

• 对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

• 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。

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。如果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。

void Test::ShowStudent()
{
    
    
    cout << _name << " " << _sex << " " << _age << endl;
}

• 比如我们之前的Test中的这个函数，在类外定义了函数就必须使用：：来指名到底是哪个类中的函数或者成员

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

• 3.打个比方。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

• 具体啥意思呢？我们来举个例子

• 现在我们想定义一个上面类中的年龄成员变量，下面这样可以吗？

int main()
{
    
    
	Test._age = 10;

    return 0;
}

• 我们上面说了定义一个类并没有实际分配内存空间，因此当然不行，我们想使用一个类中的成员或者函数，就必须先实例化
• 实例化一个类对象

	Test student1;
	student1.ShowStudent();

6.类对象模型

• 如何计算一个类的大小？

结论：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

• 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。
• 那为什么成员函数大小不计算在内呢？
• 我们实例化出的类员，在调用成员函数时，如果把成员函数大小放在类中，岂不是每一次都要为这些函数开辟一次空间？但是这些成员函数除了可能传入的成员参数不同，其他都是相同的，如果我们把成员函数放在类中存储，岂不是会大量的浪费空间？因此，我们的所有的成员函数都放在公共代码区中。这样再每次实例化调用时，就不用重复开辟空间而造成空间浪费了。

类中的内存对齐规则

• 和C中的结构体内存对齐是一模一样的，我们这里就只讲一下规则不具体的展开了

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

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总结

• 好啦，我们今天的内容就先到这里啦！本篇博客只能说对类的引入，但是没有这些知识点肯定也不行，之后我们会对类和对象有关知识点和重点继续进行讲解！

• 有任何的问题和对文章内容的疑惑欢迎在评论区中提出，当然也可以私信我，我会在第一时间回复的！！

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