C++入门：类和对象（上）

1.类的定义

1.类的访问限定符及封装

1.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。

2.访问限定符

public(公有),protect(保护),private(私有)

注意

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
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)

3.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，让用户更方便使用类。
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。

2.类对象模型

2.1类对象存储方式

我们知道在C++中类的实现只是一个模板，用类创建成员后才会分配空间。如果创建多个对象，而每一个成员的函数都是一样的，那么在创建变量时是每一个成员都会有类函数还是所有的成员共用一个函数呢？那么我们在计算一个类对象的大小时应不应该计算这些函数的大小呢？

存储方式：每个对象中只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段。

2.2类对象的大小

2.2.1结构体内存对齐原则

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。VS中默认的对齐数为8
3.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。
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。

注意：没有成员变量的类默认是1字节，占位标识对象的存在

2.2.2为什么要内存对齐

class A
{
private:char c;int i;
}

假设有一个类，先表示出对齐和不对齐的内存中的存储形式。

假设有三种读取方式：
方式一（内存对齐时）：按照对齐的方式读取：先读取char，然后丢弃三个二进制位，再直接从int的开始位置进行读取。
方式二（不内存对齐时）：先读取char，然后从char的下一个位置，也就是和char连续存储的int的位置。
方式三：先读取char，然后将剩余的三个字节存起来，再读取int的剩下的字节，然后将这两部分拼接起来。

首先，计算机根据地址线的大小，来确定能给多少存储器进行编码，是按照整数倍来读取，而不是从任意位置进行读取。而如果选择读取多次再进行数据的拼接的话更加麻烦，相比之下，内存对齐时只需要按顺序读取再丢掉不需要的那部分即可。
即：内存对齐就是计算机在读取数据的时候，尽量可以一次取到完整的数据而不是要分很多次才能拿到完整的数据，而且分多次拿到的话还需要进行数据的拼接组合，这样就会更加麻烦了。

3.this指针

3.1this指针的引出

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;
}

对于上面的Date类当我们在调用类的成员函数中，由于没有对于对象的区分，那么编译器是如何知道是哪个对象调用了它的函数从而执行对应的操作呢？
比如在打印时如何区分打印d1的信息还是打印d2的信息。

解决方案：

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。

3.2this指针的特性

1.this指针的类型：类类型* 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。
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

3.3this指针的存储

不存储在堆上：堆上内存需要我们自己去申请。
不存储在对象内：我们在计算类对象大小时并没有将其算入在内。
不存储在常量区和静态区：没有static修饰，其也不是常量。

this指针是地址，它的作用为作为形参，其存储在栈空间上，但是有的编译器比如VS可能会存储在寄存器中，这样访问的时候比较快。

3.4this指针可以为空吗？

可以。在我们之前的理解中，认为所有的空指针配合上解引用操作符都会崩毁，但是在一些情况下并非如此。

观察下面两段代码：
代码一：

class A
{
public:void Print(){cout << "Print()" << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;(*p).PrintA();p->Print();return 0;
}

这段代码可以正确打印出结果，程序不会崩溃。

代码二：

class A
{
public:void PrintA(){cout << _a << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;(*p).PrintA();p->PrintA();return 0;
}

这里仅仅和上面有打印函数的差别，但是程序会崩溃。

首先，有*或者->都不一定是解引用，解引用以后要有实际意义编译器才会解引用。
我们上面的(*p)和->本质是给成员函数传递this指针，确定是哪个对象调用的this指针，this指针作为形参传递过去。

代码一：我们只是将空的this指针传递过去，在函数内部并没有解引用，因此程序正常运行。

代码二：我们将空的this指针传递之后，由于需要打印成员变量，因此必须对于this指针解引用从而找到该变量，进而造成空指针的解引用。

汇编观察：

我们通过反汇编也可以观察到，在底层并没有先对指针解引用，而是通过p去调用对应的Print函数。

以上是本次所有内容，谢谢观看。