類和對象的理解

類是一個(gè)抽象的概念，描述了一類對象的共同屬性和行為；

對象是類的具體化，它是類的實(shí)例，具有類中定義的屬性和行為；

在C++中，類通常由數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)組成，數(shù)據(jù)成員是類的屬性，它們描述了對象的狀態(tài)，成員函數(shù)是類的行為，它們描述了對象可以執(zhí)行的操作，對象的創(chuàng)建是通過類的實(shí)例化來完成的，當(dāng)程序需要使用類時(shí)，可以通過創(chuàng)建類的對象來使用類的屬性和行為；

舉例如下：

將“汽車”看作一個(gè)類，在這個(gè)類中定義了汽車的屬性和行為，比如顏色、品牌、速度等屬性，以及加速、剎車、轉(zhuǎn)彎等行為；當(dāng)我們要描述具體一輛汽車時(shí)，就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)該類的對象，并根據(jù)需要設(shè)置其相應(yīng)的屬性值或?qū)ζ溥M(jìn)行行為操作；

類的引入

由于C++兼容C語言中struct的所有用法，同時(shí)C++對關(guān)鍵字struct進(jìn)行了升級，將struct升級為類；

• ?struct? ? 類名 （類名即為變量類型）

//c語言
struct Stack
{int* a;int top;int capacity;
};
int main()
{//Stack s1; //C語言 ---> 未定義的標(biāo)識符struct Stack s1;//只能采取帶上struct關(guān)鍵字定義變量return 0;
}
//c++ 
struct Stack
{int* a;int top;int capacity;
};
int main()
{Stack s1;//可直接采取這種方案定義變量,不需要加上struct的關(guān)鍵字return 0;
}

//c語言定義鏈表結(jié)點(diǎn)
struct ListNode
{//ListNode* next;//C語言 ---> 未定義的標(biāo)識符struct ListNode* next;int val;
};
//c++定義鏈表結(jié)點(diǎn)
struct ListNode
{ListNode* next;//編譯通過int val;
};

• C++結(jié)構(gòu)體中可以定義函數(shù)；

//c++ 類里面可以定義函數(shù)
struct Stack
{int* a;int top;int capacity;//初始化棧void Init(){a = 0;top = 0;capacity = 0;}
};

?C++用關(guān)鍵字 class 代替 struct；

類的定義與使用方式

class 類名
{//類體: 由成員變量與成員函數(shù)組成}; //此處分號不可省略

類的成員：類中的變量稱為類的屬性或成員變量；類中的函數(shù)稱為類的方法或成員函數(shù)；

訪問限定符

C++實(shí)現(xiàn)封裝的方式：用類將對象的屬性與方法結(jié)合在一塊，讓對象更加完善，通過訪問權(quán)限選擇性的將其接口提供給外部的用戶使用；

?訪問限定符說明：

1. public修飾的成員在類外可以直接被訪問 ；
2. protected和private修飾的成員在類外不能直接被訪問(此處protected和private是類似的)
3. 訪問權(quán)限作用域從該訪問限定符出現(xiàn)的位置開始直到下一個(gè)訪問限定符出現(xiàn)時(shí)為止；
4. 如果后面沒有訪問限定符，作用域就到 } 即類結(jié)束；
5. class的默認(rèn)訪問權(quán)限為private，struct默認(rèn)訪問權(quán)限為public(因?yàn)閟truct要兼容C)

class Stack
{
private:int* a;int top;//a,top,capacity--->成員變量私有int capacity;//private的作用域從private開始到public,若沒有public,直接到類結(jié)束;//由于class的默認(rèn)訪問權(quán)限為私有，省略掉private,三個(gè)成員變量依舊私有
public://初始化棧void Init()// Init()函數(shù)公有{a = 0;  top = 0;capacity = 0;}
}; //類結(jié)束

類定義的慣例：成員變量私有，成員函數(shù)公有；

class Stack
{
public:int* a;int top;int capacity;//初始化棧void Init(){a = 0;  top = -1;capacity = 0;}//空棧的判斷bool StackEmpty(){return (top == -1);}
}; 
int main()
{Stack s1;s1.Init();//判斷方式1:空棧, 若top=0,表示指向棧頂元素的下一個(gè)位置;//         空棧, 若top=-1,表示指向棧頂元素的位置;//棧的定義方式不同，如下判斷方法可能導(dǎo)致出錯(cuò);if (s1.top==0)//判斷方式2:采取訪問成員函數(shù)進(jìn)行判斷，直接調(diào)用判空函數(shù),不會(huì)出錯(cuò)if (!s1.StackEmpty()){}//如上就是成員變量私有,成員函數(shù)公有的原因return 0;
}

類的兩種定義方式

定義方式1：類的聲明放在.h文件中，成員函數(shù)定義放在.cpp文件中；

??????????????????? (注：成員函數(shù)名前加 類名 ::)

定義方式2：聲明和定義全部放在類體中；

????????????????? （注：成員函數(shù)如果在類中定義，編譯器可能會(huì)將成員函數(shù)當(dāng)成內(nèi)聯(lián)函數(shù)處理）

成員變量的命名規(guī)則

class Date
{
public:void Init(int year,int month,int day){// 這里的year到底是成員變量，還是函數(shù)形參？year = year;//局部優(yōu)先，year為函數(shù)形參//局部優(yōu)先是指在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建了一個(gè)和全局變量同名的局部變量時(shí);//函數(shù)內(nèi)部對該變量的操作會(huì)優(yōu)先作用于局部變量，而不會(huì)改變?nèi)肿兞康闹祡
private:int year;int month;int day;
};

為了避免如上情形，C++采用成員變量前加 _

class Date
{
public:void Init(int year,int month,int day){_year = year;}
private:int _year;int _month;int _day;//year month day成員變量前加 _
};

類的作用域

類 定義了一個(gè) 新的作用域， 類的所有成員都在類的作用域中；

在 類體外定義成員時(shí)，需要使用 ::作用域限定符指明成員屬于哪個(gè) 類域；

c++中由{ }所定義的皆為作用域；

class Stack
{//變量的聲明，沒有在內(nèi)存中開辟空間int* a;int top;int capacity;
public:void Init();bool StackEmpty();
};
//需要指定Init()函數(shù)屬于Stack類域
void Stack::Init()
{a = 0;top = 0;capacity = 0;
}

class Date
{
public:void Init(int year,int month,int day){_year = year;}int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date::_year = 2023;//編譯錯(cuò)誤,成員變量為聲明,沒有開辟內(nèi)存空間存儲(chǔ);// Date d; d.year=2023  //正確做法return 0;
}
//Date類是沒有空間的，只有Date類實(shí)例化出的對象才有具體的年份

# include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:void Init(int year,int month,int day){_year = year;}int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d;cout << sizeof(d) << endl;return 0;
}

類對象的存儲(chǔ)方式

類對象的存儲(chǔ)方式：

對象中只保存成員變量，成員函數(shù)存放在公共代碼段，這種方式將類的成員變量存儲(chǔ)在對象中，而將成員函數(shù)存放在公共代碼段中，通過對象來訪問類的成員函數(shù)；

結(jié)論：一個(gè)類的對象大小，實(shí)際就是該類中”成員變量”之和，注意考慮內(nèi)存對齊 ；

空類的大小：空類的大小為1字節(jié)；即使一個(gè)類沒有任何成員變量和成員函數(shù)，它也會(huì)占用1字節(jié)的內(nèi)存空間；

空的結(jié)構(gòu)體大小：空的結(jié)構(gòu)體大小為0字節(jié)，與空類不同，空的結(jié)構(gòu)體不占用任何內(nèi)存空間；

//類中僅有成員函數(shù)--->1byte
//對象中無成員函數(shù)
class B
{
public:void f2() {}
};
int main()
{B b;cout << sizeof(b) << endl;return 0;
}

//空類的大小 ---> 1byte
//無成員變量的類開辟1個(gè)字節(jié)，該字節(jié)不存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)
//標(biāo)識定義的對象存在過
class C
{};
int main()
{C c;cout << sizeof(c) << endl;return 0;
}

this指針

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(2023, 12, 17);d2.Init(2023, 12, 16);d1.Print();d2.Print();return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

Date類中有 Init 與 Print 兩個(gè)成員函數(shù)，函數(shù)體中沒有關(guān)于不同對象的區(qū)分，d1調(diào)用的Print()函數(shù)與d2調(diào)用的Print()函數(shù)相同，那當(dāng)d1調(diào)用Print()函數(shù)時(shí)，該函數(shù)是如何知道應(yīng)該顯示d1對象，而不是顯示d2對象呢？

C++ 中通過引入 this指針 解決該問題，即： C++編譯器給每個(gè)“非靜態(tài)的成員函數(shù)“增加了一個(gè)隱藏的指針參數(shù)，讓該指針指向當(dāng)前對象(函數(shù)運(yùn)行時(shí)調(diào)用該函數(shù)的對象)，在函數(shù)體中所有“成員變量” 的操作，都是通過該指針去訪問；只不過所有的操作對用戶是透明的，即用戶不需要來傳遞，編譯器自動(dòng)完成 ；

this指針的特性：

1. this指針的類型：類型* const ，由于const修飾this，this指針不允許被修改；
2. 只能在“成員函數(shù)”的內(nèi)部使用 （不能顯示的寫實(shí)參和形參，但是可以在類中顯示的使用）；
3. this指針本質(zhì)上是“成員函數(shù)”的形參，當(dāng)對象調(diào)用成員函數(shù)時(shí)，將對象地址作為實(shí)參傳遞給this形參，所以對象中不存儲(chǔ)this指針；
4. ?this指針是“成員函數(shù)”第一個(gè)隱含的指針形參，一般情況由編譯器通過ecx寄存器自動(dòng)傳遞，不需要用戶傳遞 ；