类和对象的初步接触与定义
前言
在C++优化和解决完C的指针和大工程容易导致的函数和变量命名冲突后，C++对于C的又有一个重大的优化和改进——struct结构体。在C++中因为要兼容C所以C++用了一个新名字——class类。
类是作为C++学习者的第一道大山，今天我们就来初步的接触和学习class类定义和基础语法。
1.面向过程和面向对象初步认识
在了解类（class）之前，我们先来了解过程和对象这两个概念。
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。
举一个例子：洗衣服，在洗衣服的过程中我们要按照洗衣服的过程一步一步的来进行直到完成。
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。
如果还是用上述洗衣服的例子：那就可以指洗衣机，对于用户来说，只有放衣服和拿出洗好的衣服，而洗衣服的过程，在使用前已经被厂家封装好了，已经形成了标准化的过程，并用外壳封装好了。
2.类的引入
正如前言里所说的，C语言结构体（struct）中只能定义变量，在C++中，结构体(struct)内不仅可以定义变量，也可以定义函数。
比如：
之前在数据结构中，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
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;
}上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替
3.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，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：
- 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（后文会解释）处理。
- 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中（声明和定义分离），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。声明和定义分离，代码的可读性的可管理性更高
成员变量命名规则的建议（仅仅是建议）：
成员变量在起名时为了通俗易懂，我们一般都会起的简单，但是在传参时我们也想通俗易懂的起参数的的名字，就可能导致参数的名字和类成员的名字相同或相似，（虽然编辑器自己能分辨谁做左值谁做右值，但作为人的我们可能会弄错），一个类的函数可能很多相关的参数也就多了起来，但是类的成员定义只有固定的数量和类型，所以我们在定义类成员的名字时可以适当加一个前缀或后缀来表示这个名字是类的成员
// 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;
};
// 或者这样
class Date
{
public:
void Init(int year)
{
mYear = year;
}
private:
int mYear;
};
// 其他方式也可以的，主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行4.类的访问限定符及封装
4.1 访问限定符
在C语言struct创立的自定义变量只有外来的函数来直接调用这个自定义变量内的成员，能直接访问数据，这是一种不安全的行为，由于没有成员函数这个设定，也就没法去杜绝该行为。
C++的作为C的优化当然也考虑了上文所提及不安全行为情况，这里提供了成员函数，就可以直接将该类相关的函数直接内嵌在该类的定义中，此时就可以直接用成员函数来访问或修改类中成员函数，如果我们将类的成员变量在加一个限定只能类的成员函数才能访问，此时就完美的解决种不安全的行为了。
而这种方法，就是访问限定符。
小结：
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。
三种访问限定符 【访问限定符说明】
1. public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(此处protected和private是类似的，具体区别UP还没学，等学了再说0.0) 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 } 即类结束。 5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C，在C中是没有访问限定的)
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
特别的常问：结构体（struct）和类（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。
5.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（类似命名空间的作用域）。
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;
}6.类的实例化
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 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 类，来描述具体学生信息。 类就像图纸一样，对建筑外貌来进行描述，建成的建筑就是图纸的一个实例。
- 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象（用自定义的类建立的变量）占用实际的物理空间，存储类成员变量。
7.类对象模型
7.1 如何计算类对象的大小
class A
{
public:
void PrintA()
{
cout<<_a<<endl;
}
private:
char _a;
};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？
7.2 类对象的存储方式猜测
1.对象中包含类的各个成员
缺陷：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一
个类创建多个对象时，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。那么
如何解决呢？
2.代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址
3.只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
我们再通过对下面的不同对象分别获取大小来分析看下
/ 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。
https://blog.csdn.net/qq_68140277/article/details/126002811
7.3 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
- 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
8.this指针
8.1 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, d2;
d1.Init(2022,1,11);
d2.Init(2022, 1, 12);
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（this*）指向当前对象(函数运行时调用该函数this*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。
8.2 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（不管你用不用它this指针都会执行这一步）
8.3 2个帮你理解this*的小例子
请判断下列2个例子中的运行结果：
// 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;
}
// 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 PrintA()
{
cout<<_a<<endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->PrintA();
return 0;
}咋一看这2个例子貌似没有啥区别，仅仅就是前者是打印，后者是打印类中的成员对象，但是结果2者确实不一样的。
首先由于两者定义这个类新变量时，定义的为类的指针且指向的为空指针（这是一种没事找事的写法，这里写的目的仅仅是想提升大家对于this的理解），我们都知道空指针是不能解引用的，看到这里可能有同学可能会恍然一悟，甚至会大呼 有老六！，是的这两种写法在语法上这两种写法都是对的，这样就都排除了编译错误这个答案，又因为前者没有对空指针解引用，后者有，所以答案也呼之欲出了，前者是正常运行，后者是运行崩溃。
腾讯云开发者
