C++-第三章：类和对象
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第一节：成员的访问权限
1-1.public
1-2.private
1-3.protect
第二节：成员函数声明与定义分离
第三节：封装和this指针
3-1.封装
3-2.this指针
3-3.附加
第四节：类的默认成员函数
4-1.默认构造函数
4-1-1.默认初始化函数
4-1-2.默认拷贝函数
4-2.默认析构函数
4-3.默认拷贝赋值运算符函数
下期预告：
第一节：成员的访问权限
一般情况下，一个类由成员变量和成员函数组成（如果有），为了实现对类中某些重要数据的保护，类中成员变量的访问和修改，成员函数的调用都可以设置public、private、protect三种权限。
1-1.public
public为公有权限，它修饰的成员变量允许在任何地方被修改，它修饰的成员函数允许在任何地方被调用：
#include <iostream>
class Test
{
public: // 修饰它下面的成员，直到遇到另一个访问限定符为止int a = 18;int Add(int x,int y){return x + y;}
};
int main()
{Test t;std::cout << t.a << " " << t.Add(1, 2) << std::endl;return 0;
} 
1-2.private
private私有权限，它修饰的成员变量只允许在自己的成员函数内部被访问和修改，它修饰的成员函数也只允许被自己的成员函数调用：
使用private修饰后再在外部访问成员 a 和 Add 就会报错，如果此时要在不改变权限的情况下得到a的值、修改a的值和使用Add函数，可以在类中定义一些public函数来修改、调用它们：
class Test
{
private: // 修饰它下面的成员，直到遇到另一个访问限定符为止int a = 18;int Add(int x,int y){return x + y;}
public:int Get_a() // 得到a的值{return a;}void Mod_a(int x) // 修改a的值{a = x;}int Call_Add(int x,int y) //调用 Add 函数{return Add(x,y);}
};因为上述3个public函数都在类的内部，即使a和Add用private修饰了也是能访问到的，此时就可以经由这3个public函数之手操作它的private成员：
int main()
{Test t;std::cout << t.Get_a() << " " << t.Call_Add(1, 2) << std::endl;return 0;
} 
1-3.protect
protect保护权限，它的权限和private一模一样，只在类的继承中有意义，类的继承以后会讲到。
注意：class和struct都有默认权限，class的默认权限是private，struct的默认权限是public，这是它们唯一的区别。
第二节：成员函数声明与定义分离
成员函数也支持声明与定义分离，声明放在类中，定义需要指明类域：
class Test
{
public:int a = 18;int Add(int x, int y); // 声明
};
int Test::Add(int x, int y) // 定义，需要指明类域
{return x + y;
}定义中的变量会有匹配优先级：局部域>类域>全局域，类域就是实例自己的空间，Test类中有一个变量a，假如在函数中也定义一个同名变量a，根据优先级它就会优先匹配新定义的a：
#include <iostream>
class Test
{
public:int a = 18;int Add(int x, int y); // 声明
};
int Test::Add(int x, int y) // 定义，需要指明类域
{int a = 1; // 局部域的astd::cout << "a=" << a << std::endl;return x + y;
}
int main()
{Test t;t.a = 0; // 初始化类域中的at.Add(1, 2);return 0;
} 
如果局部域没有同名变量，它就会使用类域中的变量：
int Test::Add(int x, int y) // 定义，需要指明类域
{//int a = 1; // 局部域的astd::cout << "a=" << a << std::endl;return x + y;
} 
如果要使用全局域的变量，可以在变量前加::，表示属于全局域的变量：
int a = 2; // 全局域的a
class Test
{
public:int a = 18;int Add(int x, int y); // 声明
};
int Test::Add(int x, int y) // 定义，需要指明类域
{//int a = 1; // 局部域的astd::cout << "a=" << ::a << std::endl; // a前加::,在全局域中找变量areturn x + y;
} 
那么如果局部域中有类域中的同名变量，那么要怎么访问类域中的变量呢，接下来讲了类的封装和this指针问题就迎刃而解了。
第三节：封装和this指针
3-1.封装
封装是面向对象的三大特性之一，它实际上是对数据的一种管控：
（1）将数据和函数都放在类中
（2）用访问限定符对成员变量和函数进行限定
例如第一节对private成员进行使用和修改的那3个public函数就是一种封装，因为我们只能通过这个类提供的函数来合法的操作里面的数据，就是对数据的一种管控和保护。
另外，封装还能屏蔽底层细节，就是一个函数可以调用一个或者多个函数。
例如如果我们需要得到 x*y+z 的值，我们就可以把它分成乘、加两个子任务，就可以写好完成乘的Mul函数和完成加的Add函数，然后设置成private函数由 Mul_Add 函数统一调用即可：
class Test
{
private:int Add(int x, int y){return x + y;}int Mul(int x, int y){return x * y;}
public:int a = 18;int Mul_Add(int x,int y,int z){return Add(Mul(x, y), z);}
};int main()
{Test t;std::cout << t.Mul_Add(1,2,3);return 0;
} 
上述代码我们在外部只调用了Mul_Add函数，让它自己调用Mul和Add函数，这种也叫封装，它的作用是屏蔽底层代码细节，使用某一个功能时更方便；
且对于复杂的需求，就可以把它分成几个子任务，单独完成后再统一调用，这样的代码不仅可读性强、解耦性好、还易于维护。
3-2.this指针
之前我们说过类的函数是统一存放在公共区域的，每个实例调用的都是同一个函数，那么请看如下代码预测结果：
#include <iostream>
class Test
{
public:int a;void Print(){std::cout << a << std::endl;}
};
int main()
{Test t1;Test t2;t1.a = 0;t2.a = 1;t1.Print();t2.Print();return 0;
} 
我们发现实例调用函数时，打印的是自己的变量a的值，但是调用的不都是公共区域的函数吗，为什么结果却不一样呢？
这是因为类的函数有一个隐含的参数——this指针，我们可以显示的把它写出来，即：
void Print(Test* this) // 显示的写出this指针
{std::cout << a << std::endl;
}
this的类型就是函数所在类的类型的指针，在具体的实例调用函数时，除了本来的参数，还会自动的把自己的地址也传给这个参数。
上述语句块的a，实际上也被省略了前缀，完整的是：this->a，访问的是具体实例中的变量，所以不同实例调用同一个函数却能打印出自己的变量的值。
t1.Add() 等价于 t1.Add(&t1)类的实例与成员函数的关系如下图：
3-3.附加
一个类的成员函数因为存放在一个公共区域，所以函数不计算实例和类的大小，而如果一个类或者实例没有成员变量，它的大小也不会是0，在vs2022中是1，因为没有体积的类是无意义的，占用1字节来表示该类是存在的。
其次，如果一个类有成员变量，它的大小计算规则与C语言的结构体相同。
对于类来说，成员变量前一般加_ 符号，让它与函数的参数分开，这是一种优良的代码习惯。
第四节：类的默认成员函数
默认成员函数就是定义一个类时会默认生成的函数，你不实现，它就存在于类中。
但你一旦实现，就不会生成。
4-1.默认构造函数
默认构造函数具有以下3个特征：
1、函数名与类型相同。
2、无返回值，无返回值指函数连返回类型都不需要写出来，而不是返回void。
3、类在实例化时自动调用对应的构造函数。
默认构造函数有默认初始化函数和默认拷贝构造函数，如果不实现任何构造函数，编译器会默认生成一个默认初始化函数+一个默认拷贝函数，只要实现了其中任何一个，两个默认函数都不会生成。
默认构造函数或者构造函数都不是开辟空间，而是初始化实例中的各种成员变量。
4-1-1.默认初始化函数
默认初始化函数的"样子"如下：
class Test
{
public:Test(){// 语句;}
};实际上默认成员函数是不能看见的，写出来只是帮助理解，如果像上述代码中这样写出来的话默认构造函数就不会生成了。
初始化函数的调用时机是固定的，都是在创建一个新对象时调用：
class Test
{
public:int a;void Print(){std::cout << a << std::endl;}
};
int main()
{Test t1; // 调用默认构造Test t2; // 调用默认构造return 0;
}看起来好像只是创建了实例，而没有调用任何函数，这是因为默认的初始化函数只作一个功能，且默认初始化函数就是不需要传任何参数：1、对于内置类型成员不作任何处理；2、对于自定义类型成员调用它的默认初始化函数。
内置类型就是int、char等语言自带的类型，自定义类型就是类和结构体类型。
实际上，对于一个类一般都会自己实现一个初始化函数，例如一个student类，我们想在创建实例时就确定它的学号、年龄：
#include <string>
class student
{
public:student(const char* name,int age){_name = name;_age = age;}std::string _name;int _age;
};
int main()
{student Eric("Eric", 18); // 调用初始化函数初始化内置类型return 0;
}初始化函数还允许重载，以适应不同的初始化需求：
#include <string>
class student
{
public:student(const char* name,int age){_name = name;_age = age;}student(const char* name) // 仅初始化名字{_name = name;}student(int age) // 仅初始化年龄{_age = age;}std::string _name;int _age;
};
int main()
{student Eric("Eric", 18); // 调用初始化函数初始化内置类型student Bob("Bob"); // 调用初始化函数初始化内置类型student Jack(18); // 调用初始化函数初始化内置类型return 0;
}4-1-2.默认拷贝函数
默认拷贝函数也属于默认构造函数，它的功能是可以用一个实例来初始化另一个实例，：
#include <iostream>
#include <string>
class student
{
public:std::string _name;int _age;
};
int main()
{student Bob;Bob._name = "Bob";Bob._age = 20;student Bob_copy(Bob); // 调用拷贝函数初始化内置类型std::cout << Bob_copy._name << " " << Bob_copy._age << std::endl;return 0;
} 
默认拷贝构造会对内置类型作值拷贝，对于自定义类型会调用它的拷贝构造函数。
因为上述代码中Bob_copy是用Bob初始化的，所以它们的内容是一样的。
拷贝构造函数也可以重载，一般用引用+const接收实例：
但是当我实现了拷贝构造之后，就不能创建实例了，这是因为拷贝构造函数也属于构造函数，实现了图中构造函数之后默认初始化函数也不会自动生成了，所以需要自己再写一个初始化函数：
#include <iostream>
#include <string>
class student
{
public:student() // 无参的初始化函数，不作任何处理{}student(const student& d) // 拷贝构造{_name = d._name;_age = d._age;}std::string _name;int _age;
};
int main()
{student Bob;Bob._name = "Bob";Bob._age = 20;student Bob_copy = Bob; // 拷贝函数初始化内置类型std::cout << Bob_copy._name << " " << Bob_copy._age << std::endl;return 0;
} 
当然自己写的拷贝构造函数也不用拷贝所有的内置类型，可以只拷贝年龄等，可以按具体的需求写拷贝构造函数的语句项，非常灵活。
拷贝构造除了用()调用，还可以用 = 来调用：
int main()
{student Bob;Bob._name = "Bob";Bob._age = 20;student Bob_copy = Bob; // 用=调用拷贝函数初始化内置类型std::cout << Bob_copy._name << " " << Bob_copy._age << std::endl;return 0;
} 
所以在对类进行传值调用时，形参也是实参的一份拷贝，即：形参 = 实参，所以会调用一次拷贝构造：
void func(student x)
{return;
}
int main()
{student Bob;func(Bob);return 0;
} 
这次拷贝构造就是在传参：student x = Bob 时调用的。
总结：当不实现任何构造函数时（初始化函数、拷贝函数），编译器会默认生成一个默认初始化函数+一个默认拷贝函数，只要实现了其中任何一个，编译器两个默认函数都不会生成。
默认初始化函数是不需要传参（无参数或者全缺省）的函数，对内置类型不作处理，对自定义类型调用它的初始化函数；
默认拷贝函数是带两个参数（隐含的this指针+一个实例）的函数，对内置类型作值拷贝，对自定义类型调用它的拷贝函数。
4-2.默认析构函数
析构函数的作用是在实例的生命周期终结的时候自动调用，它的功能不是销毁类而是清理类中的资源，它具有以下特征：
1、函数名是类名前加"~"
2、无参数；无返回值
3、一个类只能有一个析构函数，未显示声明系统会生成一个，所以析构函数不能重载
4、实例的生命周期结束时会自动调用
5、默认析构函数对内置类型不作处理，对自定类型会调用它的析构函数
析构函数也可以显示的写出来，一个析构函数的"样子"如下：
class Test
{
public:~Test(){// 语句;}
};如果实例都在栈上，而栈具有"先进后出"的特性，所以在程序结束时，先定义的实例反而后销毁：
#include <iostream>
#include <string>
class student
{
public:student(const char* name,int age) // 初始化函数{_name = name;_age = age;}student(const student& d) // 拷贝构造,但是不使用引用{std::cout << "调用了一次拷贝构造" << std::endl; // 打印提示信息_name = d._name;_age = d._age;}~student() // 析构函数{std::cout << _name << "被销毁了" << std::endl;}std::string _name;int _age;
};
void func(student x)
{return;
}
int main()
{student Bob("Bob", 20);student Eric("Eric",18);return 0;
} 
不同区域的类的销毁顺序如下：
局部变量->局部静态变量->全局静态变量和全局变量。
4-3.默认拷贝赋值运算符函数
拷贝赋值运算符函数与拷贝函数不同，一个在实例定义之后使用，一个在实例定义时使用，讲拷贝赋值运算符之前，我们先看看它是怎么使用的：
int main()
{student Bob("Bob", 20);student Eric("Eric",18);Eric = Bob; // 拷贝赋值运算符return 0;
} 
虽然这好像是用了赋值符号=，而没有调用函数，实际上对于自定义类型这就是一种函数调用的方式，这和operator关键字有关，下一章我们就会讲。
就和内置类型的赋值一样，Bob将自己的数据拷贝了一份给Eric，所以程序结束时有两个"Bob"。
默认拷贝赋值函数会做的工作如下：
对内置类型进行只拷贝，对自定义类型调用它的拷贝赋值函数。
它具有以下特点：
1、一般一个类只有一个拷贝赋值函数
2、如果不实现拷贝赋值函数，编译器就是生成一个默认拷贝赋值函数
关于如何实现一个拷贝赋值函数，这和operator关键字有关，下一章讲详细叙述。
下期预告：
下一期还是默认成员函数的内容：
1、operator关键字
2、取地址函数重载
3、初始化列表
4、类的隐式类型转换