C++初阶第四篇——类和对象（上）（类的定义+封装+this指针）

Posted 2022-02-08 呆呆兽学编程

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++初阶第四篇——类和对象（上）（类的定义+封装+this指针）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

⭐️各位铁汁们，我们有进入了新的篇章——类和对象，在接下来的几天，我会和大家分享C++中有关类和对象的知识，分为上、中和下三篇，欢迎大家持续关注。
⭐️博客代码已上传至gitee：https://gitee.com/byte-binxin/cpp-class-code

🌏面向过程与面向对象

C语言是面向过程的，关注的是过程（函数），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。

🌏类的引入与定义

🌰类的引入

C语言中，结构体内部只能定义变量，C++中的结构体不仅可以定义变量，还可以定义函数。也就是说C语言中的结构体在C++中已经升级为类，一般习惯用class关键字定义。

struct student

	// 成员变量
	int age;
	int weight;

	// 成员函数（方法）
	void PrintStudentInfo()
	
		cout << "age = " << age << "weight = " << weight << endl;
	
;

🌰类的定义

定义结构如下：

class 类名

	// 类体：由成员函数和成员变量组成

; // 分号结尾，和结构体一样

其中class是定义类的关键字，后面跟着的是类名，“”内部是类体，最后结尾跟着是‘;’。
类体中有类的成员，类中的数据称为类的属性或者成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

类的定义的两种方法：

声明和定义放在一起，全放类体中，此时编译器可能会把成员函数当中内联函数处理
声明放在.h的头文件中，定义放在.cpp的文件中

我们一般进行分文件编写时，第二种方法用的比较多。

🌏类的访问限定符及封装

🍁访问限定符

C++实现封装的方式：用类将对象的属性与方法（成员变量和成员函数）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。
访问限定符有三个：
public（公有） private（私有）protected（保护）

public : 修饰的成员在类外可以被访问
private和protected ：修饰的成员类外不可以被访问，只有类内才可以被访问
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
class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)
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

🍁struct和class的区别

struct可以定义结构体，也可以和class一样定义类，定义方法也是一样的，区别在于struct的默认权限是public，class的默认权限是private。

🍁封装

面向对象的三大特性：封装，继承和多态。（后两个后面的博客会介绍）
封装就是把数据（成员变量）和方法（成员函数）放在了一起，并且进行更严格地管理（访问限定符）。更好地实现类对象之间的交互。

🌏类的作用域和实例化

🍋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，类外定义的成员，许愿用::作用域解析符指明成员属于那个类域。

🍋实例化

概念：用类创建对象的过程，称为类的实例化。
一个类可以实例化出很多对象，实例化出的对象，占用实际物理空间，存储成员变量，并没有分配实际的空间来存储这些成员。

🌏类对象的大小计算

类对象的存储方式：只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段。
其中成员的内存对齐规则和C语言的内存对齐规则一致。

看下面三个类，他们的大小分别是多少？

// 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
;

代码运行结果如下：

总结：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然也要进行内存对齐，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（占位）。

🌏this指针

概念：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。

例子：

class Date

public:
	// 隐藏了一个指针参数 Date * const this
	void Init(int year, int month, int day)
	
		_year = year;// 实际操作==> this->_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
;

this指针的几个特点：

this指针的类型是：*const
只能在成员函数内部使用
this指针本质上其实是一个成员函数的形参，是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（vs存在ecx寄存器中）。
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。
调用成员函数时，不能显示地传实参给this，但可以显示的用。

看下一个程序，哪里有问题：

class A

public:
	void PrintA()
	
		cout << _a << endl;
	
	void Show()
	
		cout << "Show()" << endl;
	
private:
	int _a;
;
int main()

	A* p = nullptr;
	p->PrintA();
	p->Show();

	return 0;

分析：

先定义了一个类的指针p，且这个指针是空
p作为实参隐藏传this指针，这里指调用了成员函数，不会报错，因为，成员函数不在类中，而是在公共代码区，只是call该成员函数地址。
对于p->PrintA()：，成员函数中cout << _a << endl;实质是cout << this->_a << endl;，由于this是空指针，并且还对空指针进行了解引用操作，所以程序会崩。
对于p->Show():没有用到this指针，没有通过this指针访问成员变量，所以没有解引用操作，所以程序不崩溃。