Quitters never win and winners never quit.

目录

1.面向过程和面向对象初步认识

2.类的引入

 3.类的定义

4.类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符

4.2 封装  

5.类的作用域

6.类的实例化

7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

 7.2 结构体内存对齐规则

8.this指针

8.1 this指针的引出

 8.2 this指针的特性

8.3. C语言和C++实现Stack的对比

 9 总结

1.面向过程和面向对象初步认识

• 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。
• 
• 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。
• 

2.类的引入

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如：之前在数据结构初阶中，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");exit(-1);}_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：

class stu
{
public:char _name[10];int _age;char _tele[13];void init(const char name[],int age,const char tele[]){strcpy(_name, name);_age = age;strcpy(_tele, tele);}void Show(){cout << _name << " " << _age << " " << _tele << endl;}
};

 2. 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::

stu.h:

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string.h>class stu
{
public:char _name[10];int _age;char _tele[13];void init(const char name[], int age, const char tele[]);void Show();};

stu.cpp:

#include"stu.h"void stu:: init(const char name[], int age, const char tele[])
{strcpy(_name, name);_age = age;strcpy(_tele, tele);
}void stu::Show()
{cout << _name << " " << _age << " " << _tele << endl;
}

 在定义类的方法时一定要指定在哪一个类作用域，才能够找到其中的成员变量，然后就可以运行了：

一般情况下，更期望采用第二种方式。注意：平时练习为了方便演示使用方式一定义类，大家后序项目中尽量使用第二种。

 成员变量命名规则的建议：

// 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

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。

 【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) 。

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) 。

 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。

解答：（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。

注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，这里后序给大家介绍。

4.2 封装  

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。

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 << " " << endl<< _age << endl;}

 2. 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

int main()
{Person._age = 100;   // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”return 0;
}

3. 做个比方。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，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间。

7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小

来看一个题，下面的计算结果是什么？

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 << " " << endl<< _age << endl;
}int main()
{Person per;cout << sizeof(per) << endl;return 0;
}

我们可能会想：成员方法究竟算不算呢？

我们来运行一下：

 如果不算成员方法的话好像结果就是28呀，那类里面没有成员方法吗？

类里面是不会包含成员方法的，成员方法又到哪里去了？

再来练习练习几个题：

// 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
{};

上述的结果分别是：4 1 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。

 7.2 结构体内存对齐规则

我们再来回忆一下C语言结构体是如何对齐的：

•  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。
• 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。

 【面试题】

解答：第一个问题如上。

1. 平台原因(移植原因)：

不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。

2. 性能原因：

数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

 2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐？能否按照3、4、5即任意字节对齐？

解答：可以修改默认对齐数，用#pragma pack( ) 来修改默认对齐数。

 3. 什么是大小端？如何测试某台机器是大端还是小端，有没有遇到过要考虑大小端的场景

解答：大端：数据的低权值位保存在高地址，数据的高权值位保存在低地址；

           小端：数据的低权值位保存在低地址，数据的高权值位保存在高地址；

 测试大小端的参考代码：

int check_system()
{int a = 1;return *((char*)&a);
}int main()
{if (1 == check_system())cout << "小端" << endl;elsecout << "大端" << endl;return 0;
}

至于要考虑大小端的场景像C语言结构体位段好像就有考虑该机器是大端字节序还是小端字节序（有关其他的内容欢迎大佬在评论区补充）。

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;
}

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。

 8.2 this指针的特性

1. this指针的类型：类的类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。

2. 只能在“成员函数”的内部使用

3. 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。

4. 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。

 注意：

1 调用成员方法时不能够显示传实参给this

2 定义成员方法时不能够显示声明形参this

3 在成员函数内部我们可以显示使用this，（这个在后面我们返回一个对象时很有用）

小问题：this指针在哪里？

一般来说，this指针是放在栈上的，但是有些编译器会放在寄存器中.（如VS)

来看看两个经典题：

// 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;
}

// 2.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;
}

大家可以自己先做做。

第一个程序会奔溃吗？

我们发现该程序并没有对this指针解引用，因为PintA（ ）方法没有调用该类的成员变量。

再来看看第二个程序，该PintA（ ）方法对this指针进行了解引用，而这里的this表示nullptr,所以程序就会崩溃。

8.3. C语言和C++实现Stack的对比

1. C语言实现

typedef int DataType;
typedef struct Stack
{DataType* array;int capacity;int size;
}Stack;
void StackInit(Stack* ps)
{assert(ps);ps->array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);if (NULL == ps->array){assert(0);return;}
ps->capacity = 3;ps->size = 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{assert(ps);if (ps->array){free(ps->array);ps->array = NULL;ps->capacity = 0;ps->size = 0;}
}
void CheckCapacity(Stack* ps)
{if (ps->size == ps->capacity){int newcapacity = ps->capacity * 2;DataType* temp = (DataType*)realloc(ps->array, 
newcapacity*sizeof(DataType));if (temp == NULL){perror("realloc申请空间失败!!!");return;}ps->array = temp;ps->capacity = newcapacity;}
}
void StackPush(Stack* ps, DataType data)
{assert(ps);CheckCapacity(ps);ps->array[ps->size] = data;ps->size++;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{assert(ps);return 0 == ps->size;
}
void StackPop(Stack* ps)
{if (StackEmpty(ps))return;ps->size--;
}
DataType StackTop(Stack* ps)
{assert(!StackEmpty(ps));return ps->array[ps->size - 1];
}
int StackSize(Stack* ps)
{assert(ps);return ps->size;
}
int main()
{Stack s;StackInit(&s);StackPush(&s, 1);StackPush(&s, 2);StackPush(&s, 3);StackPush(&s, 4);printf("%d\n", StackTop(&s));printf("%d\n", StackSize(&s));StackPop(&s);StackPop(&s);printf("%d\n", StackTop(&s));printf("%d\n", StackSize(&s));StackDestroy(&s);return 0;
}

具体详情可以参考这篇博客：栈和队列

每个函数的第一个参数都是Stack*

函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL

函数中都是通过Stack*参数操作栈的

调用时必须传递Stack结构体变量的地址

typedef int DataType;
class Stack
{
public:void Init(){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = 3;_size = 0;}
void Push(DataType data){CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}void Pop(){if (Empty())return;_size--;}DataType Top(){ return _array[_size - 1];}int Empty() { return 0 == _size;}int Size(){ return _size;}void Destroy(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:void CheckCapacity(){if (_size == _capacity){int newcapacity = _capacity * 2;DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *
sizeof(DataType));if (temp == NULL){perror("realloc申请空间失败!!!");return;}_array = temp;_capacity = newcapacity;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
int main()
{Stack s;s.Init();
s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);s.Push(4);printf("%d\n", s.Top());printf("%d\n", s.Size());s.Pop();s.Pop();printf("%d\n", s.Top());printf("%d\n", s.Size());s.Destroy();return 0;
}

 9 总结

本篇博客介绍了什么是面向对象，什么是类，以及类的定义，访问限定符，封装等等，还介绍了什么是this指针，内容比较多，也有点儿杂，但是都是一些比较好理解的知识点，至于类的6个默认成员函数我们将放在下一篇博客来讲，好了，大佬们我们下期在见。