C++类与对象(上)

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，类型的意思，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。

声明和定义全部放在类体中时，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 Stack
{
public:// 成员函数void Init(){a = nullptr;top = capacity = 0;}void Push(int x){if (top == capacity){size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2;a = (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity);capacity = newcapacity;}a[top++] = x;}int Top(){return a[top - 1];}private:// 成员变量int* a;int top;int capacity;
};

类的声明和定义可以分开

Func.h中
class Stack
{
public:// void Init();void Push(int x);int Top();private:// int* a;int top;int capacity;
};

在以前学习时说编译器只会向上查找，那么Init在用a的时候向上是找不到a的，因为类不是只会向上找，是在类域里面找

Func.cpp中
//得有作用域运算符::来告诉编译器Init是栈的成员函数
//编译器默认只在当前域、全局域找，不会到空间域、类域里去找
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。
void Stack::Init()
{a = nullptr;top = capacity = 0;
}void Stack::Push(int x)
{if (top == capacity){size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2;a = (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity);capacity = newcapacity;}a[top++] = x;
}int Stack::Top()
{return a[top - 1];
}

成员变量命名风格的建议：

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;  // year_  mYearint _month;int _day;
};

域搜索：

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

两个year，一个是局部域的year，一个是类域的year，局部优先，先在局部搜索，所以就是自己赋值给自己了，所以成员变量可以加个_方便区分，前加后加都可以，前面加m的也有，member表示成员。

类的访问限定符

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

别人如果随便的就能访问成员变量，那么可能会出错，比如下面错误的代码，应该是要top-1的地方
C++封装体现在想给访问就公有，不想给访问的就放成私有，杜绝随意访问数据出错的可能性。

cout << st.a[st.top] << endl;

让使用者不接触成员变量，用成员函数去实现对应功能

cout << st.Top() << endl;

在这里插入图片描述

【访问限定符说明】

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(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时为止
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)

类里面不受访问限定符的限制，平时用class更好一些，因为这样就必须给访问限定符

类的实例化

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
//private:int _year;   // 声明int _month;int _day;
};int main()
{Date._year;return 0;
}

类里面这些看似是定义，其实只是声明，Date._year;报错，外面访问不了成员是因为没有空间，变量定义特点是开空间。Date d;这样才是定义,对象的定义也叫对象的实例化，就会开空间，那么成员变量也开空间了

类在内存中不占空间，可以认为它存在文件系统

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
类的本质像设计图，类实例化出对象就像用设计图建造出房子
类不存数据，类实例化的对象才能存数据

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;   // 声明int _month;int _day;
};int main()
{// 定义开空间Date d1;d1.Init(2023, 7, 19);d1.Print();d1._year;Date d2;d2.Init(2023, 7, 19);d2.Print();d2._year;cout << sizeof(Date) << endl;cout << sizeof(d1) << endl;return 0;
}

类对象大小和储存方式

类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算
一个类的大小？

只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
不是到对象里找函数，是到公共代码区找

class A1 {
public:void f1() {}
private:char _ch;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
{};int main()
{cout << sizeof(A1) << endl;// 分配1byte，不存储数据，只是占位，表示对象存在过cout << sizeof(A2) << endl;cout << sizeof(A3) << endl;A2 aa2;A2 aaa2;cout << &aa2 << endl;cout << &aaa2 << endl;return 0;
}

sizeof(A1) = 8
sizeof(A2) = 1
sizeof(A3) = 1

对于空类或仅有成员函数分配1字节是为了能区分开不同对象的区别，如果不分配空间那取地址该怎么办？零字节怎么表示这个对象存在？可以开多个字节但是没必要，只是为了表示对象存在从最小单位去考虑，那么一个字节就可以了
那一个字节存什么不重要，因为空类我们也很难去访问

结构体内存对齐规则

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中默认的对齐数为8，gcc没有默认对齐数，那对齐数就是成员自身大小
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。

this指针

Date类中有 Init 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，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？
在这里插入图片描述

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。

绿色的字体就是编译器增加的指针参数，准确来说是Date* const this，从this不能++可以看出
在这里插入图片描述

Init里面有this，print里面也有一个this指针，那他们会不会混？他们俩是不一样的，可以从&year打印结果看出来，不同域中可以定义同名变量，两个year不一样，是两个不同的形参。

Date d1;d1.Init(2023, 7, 20);d1.Print(2023);

在这里插入图片描述

class Date
{
public:// this在实参和形参位置不能显示写// 但是在类里面可以显示的用void Init(int year, int month, int day){cout << this << endl;//this->_year = year;//this->_month = month;//this->_day = day;_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << this << endl;cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}private:int _year;   // 声明int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Init(2023, 7, 20);d1.Print();Date d2;d2.Init(2023, 7, 21);d2.Print();return 0;
}

在这里插入图片描述

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

this指针可以为空吗？

下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行


class A
{
public:void Print(){//cout << _a << endl;cout << "Print()" << endl;}
private:int _a;
};int main()
{A* p = nullptr;p->Print();//p->_a;return 0;
}

正常运行

p->不代表就是解引用因为函数没有存在对象中。
成员函数不需要在p指针指向的对象里去找，是在公共代码区找，编译器会把p传给this指针，vs下是通过寄存器传递，不是push压栈进去(挺多传参是压栈进去的)，因为认为this指针会被经常访问。虽然在函数中有this这个空指针,但是没有解引用

在这里插入图片描述

在vs下p->_a;这样写没有报错是因为编译器进行了优化，编译器认为p指向了a但是也没有进行赋值等操作，就没有生成指令，在一些老的编译器上面可能就出错了。p->_a=1;进行解引用就空指针报错了

int main()
{A* p = nullptr;(*p).Print();return 0;
}

在这里插入图片描述

这样依旧能正常运行，因为函数没有存在对象中。看起来解引用了，其实没有解引用，编译器会转换为汇编指令，传递this指针

在这里插入图片描述

this指针存在哪里？

在这里插入图片描述

C语言和C++实现Stack的对比

在这里插入图片描述