【C++打怪之路Lv3】-- 类和对象（上）

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面向对象和面向过程的认识

类

类的引入（以下以Stack为例）

类的介绍

类的第一种定义方法

类的第二种定义方法：类的作用域

成员变量命名规则

建议①

建议②

类的访问限定符

访问限定符的介绍

封装

类的实例化

概念

理解类的实例化（含图片和代码）

类对象模型

计算类对象大小

结构体内存对齐

this指针

this指针的引入

this指针的特性

C语言和C++实现Stack的对比

C语言

C++

面向对象和面向过程的认识

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。

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。

那什么是过程？什么是对象呢？

我们在生活中举例子：比如我要去烧一壶开水

对象：我，热水壶，水，排插/插座，热水壶托盘

过程：把水接到水壶里 --> 关闭水壶盖 --> 把热水壶放到托盘中 --> 连接好插排/插座 --> 按下热水壶开关 --> 静等几分钟 -->一壶水烧开了

类

类的引入（以下以Stack为例）

在C语言中，我们学过结构体，但在C语言的结构体当中，只能由成员变量组成，回顾一下怎么用C语言实现（Stack）栈的呢？

然而在C++当中，结构体里不仅可以定义成员变量，还可以定义成员函数，那就是“类”

类的介绍

在C++当中，喜欢把struct写成class(类)，什么是类?

class ClassName
{//由 成员变量 和 成员函数 来组成
}；

注：1、class和struct相似， 2、ClassName是类的名称，

3、名称后需跟中括号{}，4、右中括号后还有分号 ( ; )

那么在C++当中关于栈的类是怎么定义的呢？

类的第一种定义方法

在class（类）中声明和定义成员变量和成员函数（可以在class中具体实现成员函数）

注：（成员函数如果放在类体中，编译器可能会当成内联函数处理）

（关于访问权限我们在后续中会讲到，这里先做铺垫）

类的第二种定义方法：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。

在class（类）中定义成员变量和定义成员函数，

在.cpp文件中声明成员函数 (也就是通过类和作用域限定符指定实现Stack类中的某个函数)

成员变量命名规则

建议①

成员变量用 _year 表示

建议②

成员变量用 前缀（m_year） 或者 后缀（例如：year_m）来表示

类的访问限定符

访问限定符的介绍

C++实现封装（文章下面会讲到）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。

访问限定符包括：public（公有），protected（保护），private（私有）

注： 1、public修饰的成员在类外是直接可以访问的

2、private修饰的成员在类外不能直接被访问（protect和private是类似的）

3、访问权限作用域从访问权限开始到下一个访问权限出现结束

4、如访问没有限定符，那就到 } 结束

5、class默认访问权限是private，struct默认访问权限是public（struct兼容C语言）

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

就像上面说的面向对象和面向过程的认识一样

烧一壶开水，我们只需关心把水装进水壶，再按下按钮就可以了

并不关心开水是怎么烧开的，它的内部用什么装置和线路组成的（封装）

用户只需要与厂家提供的按钮，热水壶等显而易见直接实现的外部装置之间进行交互

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。

类的实例化

概念

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

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

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

类和对象是一对多的关系

一个类可以有多个对象，比方类是设计图，对象是通过设计建出来的房子，

一个设计图可以设计建造出多个类似的房子

理解类的实例化（含图片和代码）

举例：Data日期类

class Data
{
public:void Init(int yaer, int month, int day){m_year = yaer;m_month = month;m_day = day;}private:int m_year; //年int m_month;//月int m_day;  //日
};int main()
{Data s1;		//定义（实例化）对象Data s2;		//定义（实例化）对象s1.Init(2024, 4, 25);s1.Init(2024, 4, 25);Data s3;		//定义（实例化）对象Data s4;		//定义（实例化）对象s1._yaer++;		//成员变量的权限为privates2._yaer++;return 0;
}

类对象模型

计算类对象大小

（看下面Data类，类A、B、C）

class Data
{
public:void Init(int yaer, int month, int day){_year = yaer;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;
};class A
{};class B
{
private:int a;char b;
};class C
{
public:void D(){}
};int main()
{Data d1;cout << sizeof(d1) << endl;cout << sizeof(A) << endl;cout << sizeof(B) << endl;cout << sizeof(C) << endl;
}

怎么计算类对象的大小呢？（Data类，类A、B、C）它们的大小分别为多少？

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。

控制台输出显示

结构体内存对齐

详细讲解请看该篇文章：结构体超详细总结（含结构体内存对齐）http://t.csdnimg.cn/YIAAr

this指针

this指针的引入

看一下前面提到的Data（日期类）

class Data
{
public:void Init(int yaer, int month, int day){_year = yaer;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Data d1;Data d2;d1.Init(2024, 4, 27);d2.Init(2023, 4, 27);d1.Print();d2.Print();return 0;
}

现有这样一个问题，

当d1调用Init成员函数时，该函数如何知道应该设置d1对象而不是设置d2对象呢？

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。

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

d1和d2都调用该成员函数,但结果却不同的原因是：

void Print() 函数再编译器编译是 void Print(Data* const this),有一个隐藏参数this指针

d1调用函数时，是这样子来访问的：

&d1->_year、&d1->_month、&d1->_day,

此时this指针就是d1的指针，&d1是实参，Data* this是形参（局部变量），访问的是d1的对象_year,_monh,_day

C语言和C++实现Stack的对比

C语言

共性

1、每个函数的第一个参数都是Stack*

2、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

3、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++

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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完结！！！
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“欲买桂花同载酒，终不似，少年游”。

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