理解类与对象：面向对象基础

1. 类的定义

1.1 格式

class为定义类的关键字，Date为类的名字，{ }中为类的主体，注意类定义结束后面的分号不能省略。
类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的成员变量；类中的函数称为类的成员函数。
为了区分成员变量，一般习惯上成员变量会加一个特殊标识，如成员变量前面或者后面加_ 或者m开头，注意C++中这个并不是强制的，只是一些惯例
C++中struct也可以定义类，C++兼容C中struct的用法，同时**struct升级成了类**，明显的变化是struct中可以定义函数，但是一般情况下我们还是推荐用class定义类
定义在类里面的成员函数默认为inline

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:// 为了区分成员变量，⼀般习惯上成员变量// 会加⼀个特殊标识，如_ 或者 m开头int _year; // year_ m_yearint _month;int _day;
};
int main()
{Date d;d.Init(2024, 3, 31);return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
// C++升级struct升级成了类
// 1、类⾥⾯可以定义函数
// 2、struct名称就可以代表类型
// 不再需要typedef，ListNodeCPP就可以代表类型
struct ListNodeCPP
{void Init(int x){next = nullptr;val = x;}ListNodeCPP* next;int val;
};

1.2 访问限定符

访问限定符
- public
- private
- protected
public修饰的成员在类外可以直接被访问；protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问
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，如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束
class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public
一般成员变量都会被限制为private/protected，需要给别人使用的成员函数会放为public

1.3 类域

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
类域影响的是编译的查找规则。下面程序中Init如果不指定类域Date，那么编译器就把Init当成全局函数，那么编译时，找不到_year/_month/_day等成员的声明/定义在哪里，就会报错。指定类域Date，就是知道Init是成员函数，当前域找不到_year等成员，就会去类域中查找

lass Date
{
public://成员函数void Init(int year, int month, int day);
private://成员变量int _year; int _month;int _day;
};
//声明和定义分离，需要指定类域
void Date::Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
int main()
{Date d;d.Init(2024, 3, 31);return 0;
}

2.实例化

2.1 实例化概念

1.用类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象
2.类是对象进行一种抽象描述，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，用类实例化出对象时，才会分配空间
3.一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

#include<iostream>
using namespace std;
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:// 这⾥只是声明，没有开空间int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{// Date类实例化出对象d1和d2Date d1;Date d2;d1.Init(2024, 3, 31);d1.Print();d2.Init(2024, 7, 5);d2.Print();return 0;
}

2.2 对象大小

类实例化出的每一个对象，都有独立的数据空间，所以对象中肯定包含成员变量。
ps：函数指针是不需要存储的，函数指针是一个地址，调用函数被编译成汇编指令[call 地址]，其实编译器在编译链接时，就要找到函数的地址，不是在运行时找。
在这里插入图片描述

内存对齐规则

第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处
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中默认的对齐数是8
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
如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到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

#include<iostream>
using namespace std;
// 计算⼀下A/B/C实例化的对象是多⼤？
class A
{
public:void Print(){cout << _ch << endl;}
private:char _ch;int _i;
};
class B
{
public:void Print(){//...}
};
class C
{};int main()
{A a;B b;C c;cout << sizeof(a) << endl;//8cout << sizeof(b) << endl;//1cout << sizeof(c) << endl;//1return 0;
}

为什么没有成员变量还要给1个字节呢？
因为如果一个字节都不给，怎么表示对象存在过呢！所以这里给1字节，纯粹是为了占位标识对象的存在

3.this指针

Date类中有Init与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和Print函数时，该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？C++中给了一个隐含的this指针解决这里的问题

编译器编译后，类的成员函数默认会在形参的第一个位置，增加一个当前类类型的指针，叫做this指针。比如Date类的Init的真实原型是void Init(Date* const this,int year,int month, int day)
类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给_year赋值，this->_year = year
C++规定不能在实参和形参的位置显示的写this指针（编译时编译器会处理），但是可以在函数体内显示使用this指针

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:// void Init(Date* const this, int year, int month, int day)void Init(int year, int month, int day){// 编译报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值// this = nullptr;// this->_year = year;_year = year;this->_month = month;this->_day = day;}//void Print(Date* const this)void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:// 这⾥只是声明，没有开空间int _year;int _month;int _day;
};int main()
{// Date类实例化出对象d1和d2Date d1;Date d2;// d1.Init(&d1, 2024, 3, 31);d1.Init(2024, 3, 31);//d1.Print(&d1);d1.Print();d2.Init(2024, 7, 5);d2.Print();return 0;
}