【C++类和对象】类和对象的介绍、this指针以及体会面向对象编程

🚀类

✈️类的介绍

在C语言中，结构体中仅能声明变量并不能定义函数，不过在C++中结构体进行了扩展，不仅能声明变量也能定义函数，类似于C++中的类

在C++中定义一个类，可以使用struct或者class关键字定义，并且类的成员函数生命和定义可以分离:

struct a {int x;           //声明的变量，被称为成员变量void test(){}    //定义的函数，被称为成员函数
};class a {int x;           //声明的变量，被称为成员变量void test(){}    //定义的函数，被称为成员函数
}；//成员函数test()，声明和定义分离
class a {int x;void test();//声明
}
void a::test(){}//定义a x;//类定义的变量称为对象

上述两种方式定义类都可以，两者的区别在于struct的成员默认是public（公有的），而class默认是private（私有的）。

✈️类的访问限定符

在C++中，类的访问限定符用于控制外部代码对类的成员的访问权限。

C++提供了public、private和protected这三种访问限定符。

• 公有访问（public）：使用public关键字指定的公有成员，在任何地方都可以访问，包括外部代码和其他类，在整个程序中可见。
• 私有访问（private）：使用private关键字指定的私有成员，只在类的内部可以访问，其他代码无法直接访问包括子类。
• 受保护访问（protected）：使用protected关键字指定的受保护的成员，只在类及其子类中可以访问，其他代码无法直接访问。

✈️类的封装

基于类的访问限定符，使得类的数据以及方法的实现得以隐藏，仅提供接口函数与外界进行交互。

封装的好处：

• 数据保护：封装隐藏了类内部的实现细节，外界无法随意的修改破坏类的内部状态
• 简化接口：外界只需要与类的接口交互，降低了系统的复杂性，代码更易维护
• 更易调试：问题发生时，通常集中在类的内部，而不会分散在整个代码中

🚀面向对象编程

众所周知，C语言是一门面向过程的语言，而C++在C语言的基础上扩充了面向对象的特性，使得C++既可以进行面向过程，也可以进行面向对象的编程，二者兼得。

如果我们要写一个五子棋的游戏，这两种变成方式会有什么不同

面向过程编程：

1 创建一个二维数组作为棋盘
2 写一个棋盘的初始化函数
3 写一个打印棋盘的函数
4 写一个读入玩家输入并操作盘的函数
5 写一个判断输赢的函数
6 main函数写一个循环调用上述函数实现游戏逻辑

面向对象编程：

1 定义一个棋盘类成员变量：一个二维数组表示棋盘成员函数：提供棋盘的初始化、打印、下棋更新以及判断胜利的接口函数
2 定义一个玩家类成员变量：一个字符（表示不同的玩家）成员函数：提供玩家下棋输入的接口函数
3 定义一个游戏类成员变量：两个玩家对象、一个棋盘对象以及一个玩家类指针（用于轮流下棋）成员函数：提供游戏开始、游戏进行、游戏检查、玩家切换的接口函数
4 main函数中创建一个游戏类的对象，然后调用游戏开始的接口

上面两种编程方式，很明显面向过程数据与对数据的操作也就是函数是分离的，而面向对象数据与函数是相统一的，这样更有利于维护代码并且之后对于游戏进行拓展也更为容易。

🚀类与对象的联系

类创建对象的过程称为实例化，类本身并不会被分配空间，只有类实例化出来的对象会占据空间。

简单理解，类是类型，对象是创建出来的变量，变量才会被分配空间。

那么类实例化出来的对象会占据多大空间，怎么计算呢？

先说结论：对象与结构体变量一样大小为成员变量之和，不过要遵循内存对齐原则，并不会为成员函数开辟空间

class A{int x;char b;void test(){}
};
cout << sizeof A << endl;

下图是上述代码在VS2022中运行的结果：

根据内存对齐的规则，x和b变量只需要5个字节的空间，然后空间为4的整数倍，所以是8。

可见这里面并没有为成员函数开辟空间，实际上成员函数在编译期间生成，并在公共代码段中，只存在一份，共所有的对象调用。

🚀this指针

✈️引出this指针

首先我们先定义一个类：

class A{
public:int x;int y;void init(int a,int b){ // 初始化类x = a;y = b;}
};
int main(){A a,b;a.init(1,2);b.init(3,4);cout << a.x << " " << a.y << endl;cout << b.x << " " << b.y << endl;
}

输出：

1 2
3 4

为什么会输出上面的结果呢，在前面我们知道成员函数只有一份，但是上面a.init()以及b.init()这两个对象调用init()他是如何区分到底是给a还是给b初始化的呢？

实际上，c++编译器会给每一个非静态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，而这个指针就是this指针

上述类A中的init()函数实际上是下面这个样的

void init(A* const this, int a, int b){this->x = a;this->y = b;
}

✈️this指针的特性

• this指针不能在成员函数参数列表中显示写出来（规定）

• this指针不能修改，它的类型是类 * const

• this指针可以在成员函数钟显示调用

  如下：

  //这么写和上面的写法都行，
  class A{
  public:int x;int y;void init(int a,int b){ // 初始化类this->x = a;this->y = b;}
  };
  

• 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

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