前言
今天我们学习类和对象（上），关于类和对象的部分，计划用3篇博客，这部分学完，C++就算基本入门了~
面向过程和面向对象初步认识
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
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
类的引入
在C++中，我们将原本C语言的结构体“升级”成了“类”：
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：
之前在用C语言实现数据结构初阶中，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
struct Stack
{
void Init(int capacity)
{
array = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == array)
return;
capacity = capacity;
size = 0;
}
void Push(const int& data)
{
// ...扩容
array[size] = data;
++size;
}
int Top()
{
return array[size - 1];
}
int* array;
size_t capacity;
size_t size;
};
注意：上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替
类的定义
类的定义形式如下：
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，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。
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：
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内
联函数处理
2. 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::
一般情况下，更期望采用第二种方式。注意：上课为了方便演示使用方式一定义类，大家后序工
作中尽量使用第二种
关于成员变量命名规则：
我们是不是在C++的代码中经常看到有人在定义变量前加 _ ，这是为什么呢？
// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
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;
};
// 所以一般都建议这样
class Date
{
public:
void Init(int year)
{
_year = year;
}
private:
int _year;
};
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
访问限定符分为3类：
a.public（公有）
b.protected(保护)
c.private（私有）
（我们目前可以将）protected 和 private看成一样的功能，具体的区别要再学到后面的知识才能体会~
访问限定符说明：
1. public（公有）修饰的成员在类外可以直接被访问
2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问
3. 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
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到最后的结束位置
5. class的默认访问权限为private（私有），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
Q： C++中struct和class的区别是什么？
A ： 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
面试题
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。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
类的作用域（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
请看下面这个例子：
class Stack
{
public:void Init();
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
// 这里需要指定Init是属于Stack这个类域void Stack::Init()
{
_a = nullptr;
_top = 0;
_capacity = 0;
}
所以到现在为止，我们已经学了4个域了，分别是局部域，全局域，命名空间域和类域
类的实例化
用类类型创建对象的过程，称为类的实例化
1. 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；
比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息
2. 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
int main()
{
//类->对象 1->多
// 对象的实例化
Stack st1;
Stack st2;
return 0;
}
3. 做个比方。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
类对象模型
如何计算类对象的大小
int main()
{
Stack st1;
cout << sizeof(st1) << endl;
cout << sizeof(Stack) << endl;
return 0;
}问题：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？
下面是VS x86环境下打印的结果:
从结果来看，计算类的大小时，成员函数是没算进去的，那为什么不算成员函数呢？
类对象的存储方式猜测
拿上面Stack的例子来说：
Stack实例化的对象，调用成员函数的地址都是一样的
如果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
所以类对象在存储时，成员函数的代码存放在公共的代码段
具体关系如下图：
结论：计算一个类的对象大小，只算成员变量就可以了
当然我们要注意内存对齐，这跟C语言学的算结构体类型的大小是一样的
知道了这些规则，下面我们就来算几个对象大小：
// 类中什么都没有 : 空类
class A2
{};
// 类中仅有成员函数
class A {
public:
void f() {}
};
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
由此，我们可以知道一个类最少开一个，哪怕没有成员
最后我们再来看一个东西：this指针
this指针
this指针的引出
我们先来定义一个日期类 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 main()
{
Date d1;
Date d2;
d1.Init(2024,4,3);
d2.Init(2024,4,4);
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}对于上述类，有这样的一个问题：
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 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？
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
比如，上面的这个例子：
其实下面调用的d1.Print();与d2.Print(); 是 d1.Print(&d1); 和d2.Print(&d2);
void Print()是 void Print(Date* const this)
然后内部的cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;是
cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
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. 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。
3. this指针是“成员函数”隐含的指针形参，我们在实参和形参的位置不能显示写，这是编译器做的
但是在类里面可以使用
下面我们看2道题：
// 1.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 << "Print()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}这道题选C，正常运行
因为运行时并不需要在对象里找Print的地址
这里只要将对象的指针传过去，空指针传过去并不会报错，因为这里也没用这个空指针
再看下面这道题：
// 2.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 PrintA()
{
cout<<_a<<endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->PrintA();
return 0;
}这道题选B，运行崩溃
这道题乍看跟上面的题差不多，但是这里的cout<<_a<<endl;意味着它要到this->_a的空间去找，但空间是空的，所以运行会崩溃