类和对象（上）

类的定义

类定义的格式

• class为定义类的关键字，Stack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。 • 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，具体看公司的要求。 • 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，⼀般情况下我们还是推荐⽤class定义类。 • 定义在类⾯的成员函数默认为inline。 下面就是类最基本的用法，类似于C中的结构体，不过在类中第三点说到类可以用来定义函数并且在C++当中结构体struct同样可以用来定义函数以及成员变量并且更加的方便struct 名称就可以代表类型

#include<iostream>
 using namespace std;
 class Stack
 {
 public:
        // 成员函数
        void Init(int n = 4)
        {
        }
        void Push(int x)
        {
        }
        void Destroy()
        {
        }
 private:
        // 成员变量
        int* array;
        size_t capacity;
        size_t top;
 }; 
// 分号不能省略
 
int main()
 {
        
 }

再比如，为了更好区分成员变量，我们有的时候可能根据场景不同的需要，我们会加上“_”或者其他一些字母以此来和其他成员变量进行区分

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_year
         int _month;
         int _day;
 };
 int main()
 {
         Date d;
         d.Init(2024, 3, 31);
         return 0;
 }

访问限定符

public（公开）：公有成员在类的外部和内部都可以被访问。在C++中，如果一个类的成员没有被明确指定为private或protected，那么它默认就是public的。公有成员通常用于实现类的公共接口，允许外部代码调用类的方法或访问类的数据。 private（私有）：私有成员只能在类的内部访问，而不能在类的外部访问。私有成员通常用于存储类的内部状态，保护数据的安全性和完整性。由于私有成员无法直接从外部访问，因此需要在类内部提供公共的getter和setter方法来间接访问和修改私有成员。 protected（受保护）：保护成员在类的内部和派生类中都可以被访问，但在类的外部不能访问。保护成员通常用于实现派生类之间的共享接口。当一个类继承另一个类时，派生类可以访问基类的保护成员，从而实现代码的复用和扩展。

实际应用和实践经验

在实际应用中，我们通常会根据成员的重要性和访问需求来选择合适的访问修饰符。一般来说，我们应该尽量将类的成员设置为private，以保护类的内部状态。然后，通过提供公共的getter和setter方法来控制对私有成员的访问和修改。

在派生类中，我们可以通过继承基类的protected成员来实现代码复用。这样，派生类可以直接访问基类的保护成员，而无需通过公共接口。这有助于简化代码结构，提高代码的可读性和可维护性。

• C++⼀种实现封装的⽅式，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⼾使⽤。 • 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，protected和private是⼀样的（继承章节才能体现出他们的区别）。 • 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。

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Stack，那么编译器就把Init当成全 局函数，那么编译时，找不到array等成员的声明/定义在哪⾥，就会报错。指定类域Stack，就是知 道Init是成员函数，当前域找不到的array等成员，就会到类域中去查找。

#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
 // 成员函数 
 void Init(int n = 4);
private:
 // 成员变量 
 int* array;
 size_t capacity;
 size_t top;
};
// 声明和定义分离，需要指定类域 
void Stack::Init(int n)
{
 array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
 if (nullptr == array)
 {
 perror("malloc申请空间失败");
 return;
 }
 capacity = n;
 top = 0;
}
int main()
{
 Stack st;
 st.Init();
 return 0;
}

实例化

实例化概念

• 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。 • 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。 • 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。打个比方：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，设计图规划了有多少个房间，房间大小功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住⼈，⽤设计图修建出房⼦，房⼦才能住⼈。同样类就像设计图⼀样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。

对象大小

通过内存对齐来判断

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。 • 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处，注意：对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员⼤⼩的较⼩值。VS中默认的对⻬数为8 • 结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。 • 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。

结构体的相关知识-CSDN博客 具体介绍可以看看我写的这篇结构体中的内存对齐规则噢

不过在C++当中介绍一下特殊情况就是成员函数其是不占内存空间的，不过在没有成员变量的情况下，成员函数占用一个内存空间，或者什么啊都没有情况下也是占用一个内存空间

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

理由：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 对象存在

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？那么这⾥就要看到C++给了⼀个隐含的this指针解决这⾥的问题 • 编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this指针。⽐如Date类的Init的真实原型为， 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()
{
 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d2 
 Date d1;
 Date d2;
 // d1.Init(&d1, 2024, 3, 31);
 d1.Init(2024, 3, 31);
 d1.Print();
 d2.Init(2024, 7, 5);
 d2.Print();
 return 0;
}