C++基础--类和对象（上）--类与类成员及其成员函数

一、类的引入
二、类的定义
三、类的访问限定符及封装
- 1、访问限定符
- 2、封装
四、类的作用域
五、类的实例化
六、类的对象大小的计算
七、类成员函数的 this 指针
- 1、this指针的引出
- 2、this指针的特性
八、总结

一、类的引入

C语言的结构体是一种功能很强大的自定义数据类型，但是在使用上还是有很大的不足，例如，用C语言的方式实现的栈，结构体中只能定义变量，并且在使用的时候很容易遗忘掉初始化这一步。

C++在C语言结构体的基础上加上了函数成员、访问限定符等一系列新的内容，同时在关键字上，经常使用 class 来代替 struct 。在C++中，经常将结构体相关的函数写在结构体当中，使用的时候就如同结构体中的变量成员一般使用。

如下面的代码：

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 Top(){return _array[_size - 1];}void Destroy(){if (_array){free(_array);_array = nullptr;_capacity = 0;_size = 0;}}DataType* _array;size_t _capacity;size_t _size;};int main()
{Stack s;s.Init(10);s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);cout << s.Top() << endl;s.Destroy();return 0;
}

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，注意类定义结束时后面分号不能省略。

如下面的代码：

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

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：

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。
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::

在定义类成员变量以及成员函数的时候，为了将类成员变量与成员函数中的变量加以区别，通常会在成员变量名前面加个前缀或者后缀标识符用以区分，如_year或者year_，如果不加，则容易产生下面的结果：

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;
};

三、类的访问限定符及封装

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
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)

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

C++中struct和class的区别: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。

2、封装

C++是一门面对象的语言，而面向对象有三大特性：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。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。

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];int  _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{cout << _name << " "<< _gender << " " << _age << endl;
}

五、类的实例化

类的实例化简单来说就是建立一个具体的对象的过程，与C语言中使用结构体定义一个具体的对象一样。

如下方代码：

C语言版本如下：

struct person
{int age;char name[20];char gender;	
}
int main()
{struct person ps={"张三","18","男"};//在这里对对象进行了实例化return 0；
}

C++语言版本如下：

class person
{int age;char name[20];char gender;	
}
int main()
{person ps={"张三","18","男"};//在这里对对象进行了实例化，但一般很少这样进行实例化return 0；
}

六、类的对象大小的计算

类里面既有成员变量，又有成员函数，同时每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，因而，为了达到节约空间的目的，只将成员变量保存在类当中，成员函数存放在公共的代码段。

如下面三个类的空间大小：

// 类中既有成员变量，又有成员函数
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
{};

sizeof(A1) : 4
sizeof(A2) : 1
sizeof(A3) : 1

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。

七、类成员函数的 this 指针

1、this指针的引出

这里有一个日期类Data

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 main()
{Date d1, d2;d1.Init(2022,1,11);d2.Init(2022, 1, 12);d1.Print();d2.Print();return 0;
}