【C++】类和对象从入门到超神 (上)-CSDN博客

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本文详细介绍了C++中的类，包括类的引入、定义、访问限定符（public、private、protected）与封装的概念，重点解析了类的作用域、对象模型以及this指针的引入、特性和应用。通过对类的深入理解，有助于掌握面向对象编程的核心思想。

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一、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。

二、类的定义

class 为定义类的关键字，ClassName 为类的名字，{ }中为类的主体。

类体中内容称之为类的成员：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(符合inline的条件)内联函数处理。

2.类声明放在 .h 文件中，成员函数定义放在类的实现文件中。

这里要提醒一下，成员变量名与函数参数的变量名要区分开来，我们通常在成员变量前加上一个下划线(_)来区分

三、类的访问限定符与封装

3.1 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】

public 修饰的成员在类可以直接被访问，也能在类里面访问。
protected 和 private 修饰的成员在类外不能直接被访问，直能在类里面访问(此处 protected 和private是类似的)
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为止
如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
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。

【面试题】

问题：C++中 struct 和 class 的区别是什么?

答：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。

3.2 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。

在C++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。

四、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];
	char _age;
};

//指定声明该函数属于 Person 类域中
void Person::PrintPerSonInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

五、类的对象模型

5.1 计算类对象的大小

像下面定义的这个类，既有成员函数又有成员变量，那我们怎么计算类对象的大小呢？

calss A 
{
public:
    void PrintA()
    {
    cout<<_a<<endl;
    }
private:
    char _a;
};

例如在C语言中我们计算结构体的大小，我们需要知道各种变量类型的大小，那在C++中，我们如何计算成员函数的大小呢？

接下来就要引入类对象中成员的存储方式，了解存储方式，才能正确的计算出类的大小。

5.2 类对象的存储方式

对象中包含类的各个成员

缺点：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按此方式存储，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

大家观看上图就可以发现三种存储方式的不同了，那对于上面三种存储方式，计算机是按照哪种方式来存储的呢？

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
{};

我们来看看以上三种类的大小

结论：

一个类的大小，实际上就是该类中"成员变量"大小之和，符合内存对齐规则。
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标识这个类的对象。

六、 this 指针

6.1 this 指针的引出

为了方便引入 this 指针，这里我们先定义一个日期类 Date。

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 a;
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init();
	d2.Print();
	return 0;
}

对于上述类，有这样一个问题：

Date 类中有 Init 和 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，该函数是如果区分应该设置 d1 对象，而不是 d2 对象的呢？

C++中通过引入 this 指针解决该问题。

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(函数运行时通过调用该函数的对象)，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都是透明的，即用户不需要传递，编译器自动完成。

例如下图：

编译器会将调用的函数中引入 this 指针来区分不同的对象，就像上图中的处理这样，但是这个处理对我们用户是透明的，是编译器自动完成的。

但是我们可以直接使用 this 指针，用来实现一些功能。

6.2 this指针的特性

this 指针的类型：类类型*const ，即成员函数中，不能给 this 指针赋值。
只能在 "成员函数"的内部使用
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。
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。