[C++] 轻熟类和对象

类的定义

格式规范

• class为定义类的关键字，后有类名，类的主体存于{}中；
• 类定义结束时后面的分号不能省略；
• 类体的内容成为类的成员，类中的变量成为成员变量，函数成为方法或成员函数；
• C++兼容C语言的struct用法，同时将struct升级成了类的用法（更推荐类）
• 在类定义中直接定义一个成员函数（即在类声明的花括号{}内直接给出函数体），编译器会默认将这个成员函数视为inline。这样做的好处是，如果成员函数非常简单，编译器可以优化代码，通过内联展开来提高程序的执行效率。

举例代码：

class Stack
{
public:
    // 成员函数
    void Init(int n = 4)
    {
        array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
        if (nullptr == array)
        {
            perror("malloc申请空间失败");
            return;
        }
        capacity = n;
        top = 0;
        
private:
    // 成员变量
    int* array;
    size_t capacity;
    size_t top;
}; // 分号不能省略

访问限定符

封装的概念

封装是OOP的一个基本原则，它指的是将数据（属性）和操作这些数据的代码（方法）组合在一起，形成一个单元。封装的主要目的是隐藏内部实现的细节，只暴露出一个可以被外界访问和操作的接口。

1. 数据封装：类定义了属性（也称为成员变量或字段），这些属性代表了对象的状态。封装确保了这些属性只能通过类提供的方法来访问和修改，从而保护数据不被外部代码直接访问，避免数据被不当操作。
2. 方法封装：类还定义了方法（也称为成员函数或行为），这些方法定义了可以对对象执行的操作。封装确保了对象的行为是通过这些方法来实现的，而不是直接操作对象的内部状态。

访问限定符

1. 隐藏实现细节：通过使用private访问限定符，类的实现细节被隐藏起来，外部代码不能直接访问或修改对象的内部状态，只能通过public方法来操作。
2. 提供接口：public方法提供了一个接口，允许外部代码以受控的方式与对象交互。这些方法可以包含对private成员的访问和修改，但这些操作的细节对外部是不可见的。
3. 继承和多态性：protected访问限定符允许子类访问和修改父类的某些成员，这在实现继承和多态性时非常有用。子类可以扩展或修改父类的行为，同时保持对外部代码的封装。
4. 维护数据完整性：通过限制对属性的直接访问，封装确保了数据的完整性和一致性。
5. 促进模块化：封装使得代码更加模块化，每个类负责管理自己的数据和行为，减少了不同模块之间的耦合。（高内聚、低耦合）

类域

类会定义一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中，在类外定义成员时需要用：：作用域操作符指明成员属于哪个类域。

在类外定义成员函数：

#include<iostream>
 using namespace std;

 class Stack
{
 public:
	 // 成员函数
		 void Init(int n = 4);
private:
	// 成员变量
	int* array;
	size_t capacity;
	size_t top;
 };
 // 声明和定义分离，需要指定类域
 void Stack::Init(int n)
 {
	 array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	 if (nullptr == array)
	 {
		 perror("malloc申请空间失败");
		 return;
	 }
	 capacity = n;
	 top = 0;
 }

实例化

概念

类是一个蓝图或模板，它定义了一组属性（成员变量）和方法（成员函数），这些属性和方法共同描述了一类事物的特征和行为。而通过创建对象就可以将对象进行实例化，这一一种一对多的关系，一个类可以创造多个对象，每一个类都是一个个体实例，并不冲突。

// 如何实例化对象

// 定义一个日期类
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:
	// 这⾥只是声明，没有开空间
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	// Date类实例化出对象d1和d2
	Date d1;
	Date d2;
	d1.Init(2024, 3, 31);
	d1.Print();
	d2.Init(2024, 7, 5);
	d2.Print();
	return 0;
}

对象⼤⼩

对象中只存储成员变量，每个成员函数在对象调用的时候用的都是同一个指针来访问。对于对象的大小，要符合内存对齐的规则，关于内存对齐的详细运用理解可以点击蓝字阅读我的另一篇博客，具体的规则大概如下： • 第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。 • 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。 • 注意：对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员⼤⼩的较⼩值。 • VS中默认的对⻬数为8 • 结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。 • 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的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（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。 •不要忘记内存对齐的目的：为了减少CPU访问内存次数，提高效率。

this指针

编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this指针。⽐如Date类的Init的真实原型为， void Init(Date* const this, int year, int month, int day)，但是C++规定不能在实参和形参位置上写this指针，但是可以在函数体内显式使用this指针。

• 类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给_year赋值， this->_year = year;。所以通过this指针可以对于一个对象的维护更加便捷。

// 显式使用this指针
void Init(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	this->_month = month;
	this->_day = day;
}

存储位置

关于this指针在内存上的存储位置：当成员函数被调用时，this 指针通常存储在调用栈上。调用栈是用于存储函数调用时的局部变量和状态信息的内存区域。