C++必修：类与对象(一)

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所属专栏：C++学习

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1. 面向过程与面向对象

1.1. 面向过程

我们之前学习的C语言就是一种面向过程的语言，它强调事件的具体实现过程，一般以函数来具体实现。比如说我们用面向过程的思想炒菜就可以分为以下几个步骤：

1.2. 面向对象

C++就是一门典型的面向对象的语言，它将问题分成多个对象，更强调对象与对象之间的联系。我们仍以炒菜来举例，在这个问题中我们可以抽象出四个对象：人，菜，调料，锅。

在面向对象中，我们更强调对象之间的连续，并不太在意其内在是如何完成的。

1.3. 对比

无论是面向过程还是面向对象的语言，都有其优缺点：

	面向过程	面向对象
优点	流程化分工明确，效率高	结构化更清晰，易维护
缺点	可维护性差，扩展能力差	开销大，性能低

2. 类的引入

在C++中，在原来C语言结构体的基础上引入了类的概念。与C语言最大的不同就是，C++可以在类中定义函数。

而由类声明定义的变量，我们称为对象。

2.1. 类的两种定义

2.1.1. 第一种

因为C++兼容C语言，所以可以利用C语言的结构体关键字struct来定义类。但是由于struct在C++中升级为类，所以在定义对象时并不需要写struct关键字。

#includeusing namespace std;struct Date{int a;int b;};int main(){Date d1;//okstruct Date d2;//okreturn 0;}

2.1.2. 第二种

第二种是由C++的关键字class构成，其语法结构如下：

class className

{

// 类体：由成员函数和成员变量组成

};

#includeusing namespace std;class Date{int a;int b;};

2.2. 单文件与多文件书写

在定义类时，我们可以将类的定义与声明在同一文件书写，或者在不同文件书写。

1. 声明和定全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理。

#includeusing namespace std;class Date{    //定义与声明一起int Add(int x, int y){return x + y;}int year;int month;int day;};

1. 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::。

#includeusing namespace std;//test.hclass Date{    //定义与声明一起int Add(int x, int y);int year;int month;int day;};//test.cppint Date::Add(int x,int y){    return x+y;}

一般在我们平时练习时，更常用将定义与声明放在类中。但是在实际工程中，更倾向于奖定义与声明分类。

2.3. 成员变量的命名

虽然C++标准并没有规定成员变量的命名规则，但是大家约定俗成地在定义变量时会有一套特定的规则，目的就是解决可能存在的命名冲突的问题，比如说下面这段代码：

class Date{void Init(int year, int month, int day){//命名冲突year = year;month = month;day = day;}int year;int month;int day;};

这时为了解决问题这类问题，我们在定义成员变量时会对其进行特定地修饰。比如说_变量名或者是m_变量名或者变量名_。不同公司，不同的程序员可能都有一套自己的命名规则，但主流一般就是以上三种。

class Date{void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;};

3. 类的访问限定符与封装

3.1. 访问限定符

在C++类中有三种访问限定符：**public，private，protected。**他们每一个都有自己独特的作用：

• 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(此处protected和private是类似的)
• 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的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)。

  class Date{//可以被直接访问public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//不能被直接访问private:int _year;int _month;int _day;};

  3.2. 封装

  封装：用类将对象的属性（数据）与操作数据的方法结合在一块，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。

  **封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。**比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。

  4. 类对象模型

  4.1. 类对象的实例化

  在类中的成员变量实际是一种声明，相当于一个设计图纸。而我们利用类名定义的对象就是类对象的实例化，相当于通过设计图纸实际创建出来。单独的类是并不占据实际空间的大小。

  Date::_year = 1;//error

  4.2. 类对象的存储

  我们知道了类对象的创建，那么具体类中的成员变量与成员函数又是如何存储的呢？

  4.2.1. 存储一

  每次创建对象时，都开辟一个空间存储类成员变量与成员函数。

  4.2.2. 存储二

  每次创建对象时，都开辟一个空间存储类成员变量与成员函数的地址。

  4.2.3. 存储三

  每次创建对象时，都开辟一个空间存储类成员变量。而成员函数提前单独存储一个区域

  首先如果是存储一的话，每次对象的实例化都会开辟函数的空间。而每个函数的功能都是一样的，这就造成了空间的浪费。而如何判断时存储二还是存储三，我们可以通过计算类大小来判断。

  4.3. 类对象的大小

  4.3.1. 一般类的计算

  类型对象的大小我们可以借助运算符sizeof计算，并且类的大小也遵循结构体内存对齐规则：

  1. 结构体的第⼀个成员对⻬到和结构体变量起始位置偏移量为0的地址处
  2. 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。
  3. 对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员变量⼤⼩的较⼩值。(VS 中默认的值为 8 ，Linux中gcc没有默认对齐数，对⻬数就是成员⾃⾝的⼤⼩)
  4. 结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数（结构体中每个成员变量都有⼀个对⻬数，所有对⻬数中最⼤的）的整数倍。
  5. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体成员对⻬到⾃⼰的成员中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（含嵌套结构体中成员的对⻬数）的整数倍。

  #includeusing namespace std;class Date{//可以被直接访问public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//不能被直接访问private:int _year;int _month;int _day;};int main(){Date d;cout public:void func2() {}};// 类中什么都没有---空类class A2{};int main(){A1 d1;A2 d2;cout public://初始化void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout Date d1, d2;d1.Init(2022, 1, 11);d2.Init(2022, 1, 12);d1.Print();d2.Print();return 0;}this-_year = year;this-_month = month;this-_day = day;}d1.Init(&d1,2022, 1, 11);//实际传参public:void Print(){cout Betty* p = nullptr;p-Print();(*p).Print();return 0;}public:void Print(){cout Betty* p = nullptr;p-Print();(*p).Print();return 0;}