C++—类与对象（上）

1、面向过程和面向对象

2、类的定义和使用

3、类的定义

3、封装和类访问限定符

访问限定符

封装

4、类的作用域

5、类的实例化

6、类对象的存储模型

7、this指针

1、面向过程和面向对象

C语言是面向过程的，关注的是过程

C++是面向对象的，关注的是对象

面向对象是解决问题的一种思想，主要依靠对象之间的交互完成一件事情。

我们这里拿两种洗衣服的方式来类比

传统的方式：注重的是洗衣服的过程，少了一个环节可能都不行
而不同衣服洗的方式，时间长度，拧干方式都不同，处理起来就比较麻烦。如果将来要洗鞋子，那就是又是另一种方式。

按照这种方式来写代码，将来扩展或者维护起来会比较麻烦。

2 . 现代洗衣服过程
总共有四个对象：人、衣服、洗衣粉、洗衣机。
整个洗衣服的过程：人将衣服放进洗衣机，倒入洗衣粉，启动洗衣机，洗衣机就会完成洗衣过程并且甩干。
整个过程主要是：人、衣服、洗衣粉四个对象之间交互完成的，人不需要关心洗衣机具体怎么洗衣服的，怎么甩干的。

以面向对象方式来进行处理，就不用关注洗衣服的过程，具体洗衣机是怎么来洗衣服，怎么来甩干的，用户不需要去关心，只需要将衣服放进洗衣机，倒入洗衣粉，启动开关即可，这是通过对象之间的交互去完成的。

2、类的定义和使用

我们如果想要表示一些复杂的事物，这些事物有许多特性，C语言中的解决方式是定义一个结构体，但结构体中只能声明变量，无法声明函数，于是C++引入了类的概念。

C++中我们通常使用class关键字定义一个类，C++中也可以用struct关键字定义类，但是这个关键字在C++中是经过优化了的，等价于class。

在C语言中，用结构体创建变量必须加struct（没有typeof下）

而在C++中不需要

C语言中：

C++中：

3、类的定义

struct关键字虽然可以用来定义类，但是C++中定义类更偏向用class关键字。

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

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。

3、封装和类访问限定符

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。

三个访问限定符：

公有：public

受保护：protected

私有：private

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类似)

3、class定义的类的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

4、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

5、如果后面没有访问限定符，作用域就到 }，即类结束

以下来看看这个类的使用有什么问题

class student
{void eat(){cout << "吃饭" << endl;}void learn(){cout << "学习" << endl;}int age;int weight;
};int main()
{student s;s.eat();int age = s.age;return 0;
}

我们通过报错信息可以发现，访问不到这个类的内部函数，必须加上public

封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。

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，其目的是让用户更方便使用类。

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。

4、类的作用域

C++中用{ }括起来的部分都可以称为一个域。类与类之间可以有同名函数与变量

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函数属于哪个类域。

class student
{
public:void eat();void learn(){cout << "学习" << endl;}
private:int age;int weight;
};class teacher
{
public:void eat();};void student::eat()
{cout << "学生吃饭" << endl;
}void teacher::eat()
{cout << "老师吃饭" << endl;
}int main()
{student s;teacher t;s.eat();t.eat();return 0;
}

5、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，定义出一个类并没
有分配实际的内存空间来存储它。

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，实例化出的对象
才能实际存储数据，占用物理空间。

6、类对象的存储模型

关于类对象我们首先要搞清楚一点，就是类对象的存储方式是什么样的？

先来看一下一个对象的大小

class student
{
public:void eat(){cout << "吃饭" << endl;}void learn(){cout << "学习" << endl;}
private:int age;int weight;
};int main()
{student s1;cout << sizeof(student) << endl;//输出为8return 0;
}

而这个8正好是结构体中age和weight两个结构体成员变量的大小之和，为8。

这里涉及结构体大小计算，其中一个重要的规则就是结构体内存对齐

结构体内存对齐规则

1.结构体的第一个成员永远放在相较于结构体变量起始位置的偏移量为0的位置。
2.从第二个成员变量开始，往后的每个成员都要对齐到某个对齐数的整数倍处。每个成员变量的起始地址必须是对齐数的整数倍。
对齐数：结构体成员自身的大小和编译器默认对齐数的较小值。
VS上默认对齐数是8。
gcc没有默认对齐数，对齐数就是结构体成员的自身大小。
结构体的总大小，必须是最大对齐数（结构体中最大成员变量的大小）的整数倍。

3.如果结构体成员有数组，则规则适用于数组中的每个元素。

结构体的机制就是类的成员变量放在对象本身的空间中，而函数会被放在一个公共代码段，因为函数是一致的。

所以函数的空间并没有计算到结构体中，也就没有计算到类以及对象中。

考虑到如果每个对象都保存一份相同的函数代码，当一个类实例化多个对象时，相同代码保存多次，十分浪费空间，所以采用了下面的存储方法。

计算类的大小时，只需要通过结构体的位段，计算成员变量的大小。

如果一个类是空类，或者只有成员函数，那么编译器依然会为其分配一个字节的空间。

7、this指针

如果每个对象都用的一个相同的函数，怎么知道某个对象调用的是谁的函数呢？

class student
{
public:void Init(int age, int weight){_age = age;_weight = weight;}void eat(){cout << "吃饭" << endl;}void learn(){cout << "学习" << endl;}void putage(){cout << _age << endl;}
private:int _age;int _weight;
};int main()
{student s1;student s2;s1.Init(18, 120);s2.Init(21, 99);s1.putage();s2.putage();return 0;
}

向上面这样，创建了两个student对象s1和s2。如何知道调用的putage函数是执行了输出18还是输出21呢？

这就涉及到了this指针。

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。