类和对象（1）

一.类的基本概念

1.类的定义

 以上图为例①class为定义类的关键字，Date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：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者成员函数。
 ②为了区分成员变量，一般习惯上成员变量会加一个特殊标识，如成员变量前面或者后面加_ 或者 m开头，注意C++中这个并不是强制的，只是一些惯例，具体看公司的要求。

③ C++中struct也可以定义类，C++兼容C中struct的用法，同时struct升级成了类，明显的变化是struct中可以定义函数，一般情况下我们还是推荐用class定义类。
④定义在类内的成员函数默认为inline。

 

2.访问限定符

C++实现封装的一种方式是用类将对象的属性与方法结合在一起，让对象更完善。通过访问权限（如 public / protected / private ），有选择性地将接口提供给外部用户使用，既隐藏内部细节，又确保数据安全。

以下是三种访问限定符的区别：

 注：class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public。

3.类域

C++类域指类定义的范围，类成员（属性、方法等）均位于其中，特点如下：
 
①作用域范围：成员仅在类内可见，类外需通过对象/指针/引用访问（受访问权限限制）。

②成员访问规则：类内可直接访问成员；类外需通过对象名/指针/引用 + 运算符（ . / -> ）访问，且受public/protect/private权限控制。

③作用域解析运算符（ :: ）：类外定义成员函数时，需用  ::  指明所属类域。 

④嵌套类：嵌套类有独立类域，外层类与内层类成员无法直接互访（除非声明友元）。

⑤与全局域区别：全局域成员全局可见，类域成员仅在类内或通过对象访问，实现数据隐藏与封装。

 

二.类的实例化

 1.实例化

类的实例化是通过类创建具体对象的过程，对象是类的实例，实例化时调用构造函数初始化对象。
      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。打个比方：类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类如同设计图，规划了成员变量的类型、功能等，但本身没有实体也不能存储数据；而实例化出的对象则像按设计图修建的房子，拥有真实的物理空间，可存储具体数据。

以上代码：

1. 对象创建： main  函数中  Date d1;  和  Date d2;  分别实例化出  d1  和  d2  两个  Date  类对象，为对象分配内存空间存储私有成员变量（ _year 、 _month 、 _day  ）。

2. 初始化：通过  d1.Init(2025, 5, 2);  和  d2.Init(2024, 2, 14);  调用公有成员函数  Init  ，对实例化对象的成员变量进行初始化。

3. 成员访问：利用公有成员函数  Print  访问并输出对象的私有成员变量值，符合类的封装特性，外部不能直接访问私有成员。

 2.对象的大小

分析一下类对象中包含哪些成员呢？类实例化出的每个对象，都有独立的数据空间，所以对象中肯定包含成员变量。那么成员函数是否包含其中呢？

 首先，函数被编译后是一段指令，对象中无法存储这些指令，它们存储在一个单独的区域（代码段）。若对象非要存储成员函数相关内容，只能是成员函数的指针。

 进一步分析，对象中是否有存储指针的必要呢？以  Date  类为例，实例化出  d1  和  d2  两个对象， d1  和  d2  都有各自独立的成员变量  _year 、 _month 、 _day  来存储各自的数据，但  d1  和  d2  的成员函数  Init 、 Print  的指针却是一样的。如果在对象中存储成员函数指针，就会造成浪费。要是用  Date  类实例化100个对象，成员函数指针就会重复存储100次，这显然是极大的浪费。

这张图展示了两种对象存储方式设计。设计一将类成员变量（如 _name 、 _gender 、 _age  ）和类成员函数（如 SetPersonInfo ，PrintPersonInfo  ）统一存储。设计二则把类成员变量单独存储，不同对象的成员变量各自独立；类成员函数存于公共代码区的类成员函数表中，被所有对象共享。对比两种设计，凸显不同存储策略对对象内存管理的差异。

内存对齐规则：
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。
• 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。
• 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。

 以上代码，定义了  A 、 B 、 C  三个类。 A  类包含私有成员变量  _c （ char  类型 ）和  _i （ int  类型 ）以及公有成员函数  print ； B  类仅有公有成员函数  print ； C  类为空类。在  main  函数中实例化了这三个类的对象，并使用  sizeof  运算符输出对象大小。调试控制台显示了相应结果，展示了不同类对象大小在内存中的体现。

值得注意的是：

上面的程序运行后，我们看到没有成员变量的  B  和  C  类对象的大小是 1。为什么没有成员变量还要给 1 个字节呢？因为如果一个字节都不给，就无法表示对象存在过。所以这里给 1 字节，纯粹是为了占位标识对象存在。

 

三.this指针

1.this指针的基本概念

定义

this  指针是C++ 中一个隐含的指针，它指向当前被调用成员函数所属的对象。

 作用

- 区分成员变量和局部变量：当成员函数中局部变量与成员变量同名时，可通过  this  指针明确访问成员变量。

- 返回当前对象：在成员函数中可利用  this  指针返回当前对象（常返回 *this ），支持链式调用等操作。

 特性

 - 存在于非静态成员函数中，静态成员函数没有  this  指针，因为静态成员函数不属于某个具体对象。

- 由编译器自动传递，无需程序员手动传递。

 在这段C++代码的  Date  类中， Init  成员函数里使用了  this  指针。 this  指针是一个隐含于非静态成员函数中的指针，它指向当前调用该成员函数的对象。

 具体到这里：

  ①区分变量：函数参数  year 、 month 、 day  与类的私有成员变量  _year 、 _month 、 _day  名称不同，但使用  this->  明确表示是在操作对象自身的成员变量。若参数名与成员变量名相同，比如  void Init(int _year, int _month, int _day)  ，就更能体现  this->  的必要性，用  this->_year = _year;  才能准确将参数值赋给对象的成员变量。

 ②隐含存在： this  指针由编译器自动传递，无需手动传入。当对象调用  Init  函数时，编译器会把该对象的地址传给  this  指针，在函数内部就能通过它访问和操作对象的成员。

2.this相关的两段代码

以上代码中的指针  p  虽指向  nullptr  ，但  Print  函数是普通成员函数且未访问对象的成员变量 ，没有用到  this  指针指向的对象数据，仅执行输出语句，所以不会引发空指针解引用错误，能正常运行。

 

 以上代码中的Print  函数未访问对象成员变量，仅执行输出语句，没用到  this  指针指向的对象数据，所以即便指针  p  为  nullptr  ，也不会引发空指针解引用错误，能正常运行。

 

四.对C++封装的基本认识

C++中数据和函数都放到了类里面，通过访问限定符进行了限制，不能再随意通过对象直接修改数据，这是C++封装的一种体现，这个是最重要的变化。这里的封装的本质是一种更严格规范的管理，避免出现乱访问修改的问题。当然封装不仅仅是这样的，我们后面还需要不断的去学习。
 
• C++中有一些相对方便的语法，比如Init给的缺省参数会方便很多，成员函数每次不需要传对象地址，因为this指针隐含的传递了，方便了很多，使用类型不再需要typedef用类名就很方便