【C++】类和对象（一）：初步认识

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解C++的类和对象（一）：初步认识，如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️

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1 面向对象和面向过程的初步认识

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。

如上述的洗衣服，它就有4个对象：人，洗衣机，洗衣粉，衣服。整个过程主要是4个对象之间的交互完成的，人不需要关心洗衣机是如何洗衣服的

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，struct定义的也称类。

下图中栈的函数只写了一部分，为了方便，假定我们知道栈的元素都是int类型的。Init函数还使用了缺省参数。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成员函数。C++中建议成员变量名前加_

C++兼容C语言，因此struct Stack st1是对的，这是C语言的用法。Stack st2也是对的，这是C++的用法，因为C++认为struct定义的也是类，因此类名就代表类型了。如何调用类的函数呢？和C语言调用结构体的变量一样

3 类的定义

在C++中，定义类更喜欢用class。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，包括成员变量和成员函数

成员变量和成员函数的位置：
成员变量的位置可以在成员函数上，也可以在下

类的两种定义方式：

1. 声明和定义全部放在类体中，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。
   

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：：
   

在Date.cpp中，Init函数为什么要加Date::？
类声明和定义分离时，.h文件里的类只放成员变量和成员函数的声明。在.cpp文件中，如果成员函数的定义和普通函数一样，那么编译器会觉得它是全局函数（普通函数就是全局函数），因此编译器查找函数里面的变量时，先查找当前局部域，没找到就找全局域，不会去访问类域。局部域和全局域都找不到，报错。
如果成员函数定义时前面有加Date::，那么编译器查找时按当前局部域–Date类域–全局域查找

4 封装

面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？

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，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。对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

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。

5 类的访问限定符

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。访问权限根据访问限定符的改变而变化

访问限定符：public、protected、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. 如果成员变量和成员函数没有被访问限定符修饰，那么就看类是由struct还是class定义的。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

封装的本质是一种管控：

1. C++中数据和方法都放到类里面
2. C++中有访问限定符去对成员进行限制，想给类外访问是public，不想给类外访问是private或protected

问题：C++中struct和class的区别是什么？
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，后序给大家介绍

6 类的实例化

用类的类型创建对象的过程，称为类的实例化

1. 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，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

Person类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。

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

问题：类中的成员变量是声明还是定义？声明，开空间才是定义

7 类的大小

用sizeof来计算类的大小，注意：sizeof（类）==sizeof（类的实例）
类的大小遵从结构体对齐原则（本小节的最下方有介绍），只计算成员变量的大小，不计算成员函数的大小
因为类的实例化对象里只存储成员变量，不存储成员函数。成员函数在公共代码区

1. 类中既有成员变量，也有成员函数
   只计算了成员变量的大小，没有计算成员函数的大小

2. 类中只有成员变量
   
   

3. 类中只有成员函数

为什么类中只有成员函数时大小为1byte，不是说不计算成员函数的大小吗？是的，不计算成员函数的大小，但是如果空类的大小是0，我们再定义了该类的对象，那么该对象的大小是0，如何表示我们曾经定义了该对象呢？所以C++规定，空类的大小是1byte

结构体内存对齐规则：

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
2. 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。
   注意：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 每一个成员都要与默认对齐数进行对比，即每一个成员都有一个对齐数
   VS中默认的对齐数为8
3. 结构体总大小为：最大对齐数的整数倍。
4. 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。

为什么要进行内存对齐？

1. 硬件规定一次读4字节（32根线）或8字节（64根线）
2. 硬件规定必须从数据类型大小的整数倍的地址处开始读，如int类型的数据大小为4byte，硬件就要从4的整数倍地址开始读
3. 现在结构体有2个变量，一个char，一个int，如果不进行内存对齐，那么读int b时，要从数据类型大小的整数倍开始读，所以先从地址0开始，没读完，再从4开始。所以读它需要读2次且将2次读的内容组合起来，影响效率。
   如果内存对齐，那么读int b时，只需要从地址4开始读一次即可
   

如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐？

用#pragma pack(n)

什么是大小端，如何测试某台机器是大端还是小端？

大小端是针对非单字节数据的存取，比如short型，int型等。大端存储是将数据的高位存储在内存的低地址处，小端存储是将数据的低位存储在内存的低地址处。

如何测试？

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好了，那么本篇博客就到此结束了，如果你觉得本篇博客对你有些帮助，可以给个大大的赞👍吗，感谢看到这里，我们下篇博客见❤️