1.类的定义

1.1类的定义格式

讲解概念之前，我们先直接看一个简单类的代码：

class Sum
{
public:
     int sum(int a,int b)
     {
          return a + b;
     }
private:
     int a;
     int b;
};
    

这是一个非常简单的一个类，我们可以用这个简单的类来认识类，接下来我们要一步一步来了解类。

1. class是定义类的关键字，后面的“Sum”是这个类的名字，是自定义的，自己取的，接下来就是“{}”，“{}”是类的主体，所有关于类的内容要全部写在“{}”里，"{}"后面要加上“;"注意这个分号不能省略，省略就会报错。
2. 类体中的内容称为类的成员：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成员函数。
3. 为了区分成员变量，一般在习惯上成员变量会加一个特殊标识，如在成员变量前面或者后面加_或m开头，注意这个不是强制的，是为了更好的区分成员变量，能让别人更容易地知道是成员变量，我们来看一个示例：

class Date
{
public:
      void Init(int year,int month,int day)
      {
          year = year;
          month = month;
          day = day;
      }
private:
      int year;
      int month;
      int day;
};

看这段代码，是没有错的，但是Date类的成员变量和Init函数形参变量的名称是一样的，这样会降低代码的可读性，分不清year,month,day是指成员变量还是形参，所以可以在成员变量加上特殊标识。到这里大多数人会有一个疑惑，”那我取不一样的变量名不就好了？“是的，这是一个解决办法，但是有些场景下，为了代码的可读性，会避免不了这种情况，这只是一个建议，并不强制。
4. C++中struct也可以定义类，C++兼容C中struct的用法，在C中怎么用struct就能在C++中怎么用struct。同时struct在C++中升级成了类，明显的变化是：在struct中可以定义函数。接下来看一个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

//C++兼容C中struct的用法
typedef struct ListNode_C
{
    int val;
    struct ListNode_C* next;
}LTNode;

//C++中struct类的用法
//不再需要typedef, ListNode_CPP就可以代表类型
struct ListNode_CPP
{
    int val;
    ListNode_CPP* next;
};

5. 定义在类里面的成员函数默认为inline。

1.2访问限定符

1. C++一种实现封装的方式，用类将对象的属性和方法结合在一块，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. 访问限定符有3种,public,private,protected。public修饰的成员在类外可以直接被访问；private和protected修饰的成员在类外不能直接被访问，在现阶段我们认为private和protected是一样的，以后学到继承才能体现出它们的区别。
3. 访问权限作用域从该访问限定符出现的位置到下一个访问限定符出现时位置，如果后面没有访问限定符，作用域就到类结束。
4. 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。
5. 一般成员变量都会被private,protected修饰，成员函数被public修饰。

1.3类域

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中，在类体外定义成员时，需要使用::作用域操作符指明成员属于哪个类域。

让我们看下面的代码：

#include<iostream>
using namespace std;

class Stack
{
public:
      //成员函数
      void Init(int n = 4);//函数声明
private:
      //成员变量
      int* array;dd
      size_t top;
      size_t capacity;
};

//声明和定义分离时，需要指定类域
void Stack::Init(int n)
{
      array = (int*)malloc(sizeof(int)) * n);
      if(array == nullptr)
      {
           perror("malloc申请空间失败");
           return;
      }
  
      capacity = n;
      top = 0;
}
 int main()
 {
      Stack st;
      st.Init();
    
      return 0;
 }
      

类域影响的是编译的查找规则，上面程序中Init如果不指定类域，那么编译器就会把Init当作全局函数，那么编译时，在全局域中找不到这个函数的声明,array等成员变量，就会报错。指定类域Stack，就是知道Init是成员函数，就会到类域中去查找。

2.实例化

2.1实例化概念

1. 用类类型在物理内存中创建对象的过程，就叫做类实例化出对象。这个很好理解，比如我有一个Data类，"Data d1"中的d1就是Date类实例化出的对象。
2. 类是对象进行一种抽象描述，是一个模板一样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，用类实例化出对象时，才会分配空间。
3. 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，存储类的成员变量。我们可以打个比方：类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图造出房子，类就像是设计图，设计图规划了有多少个房间，房间大小功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住人，用设计图修建出房子，房子才能住人。同样类就像是一个设计图，不能存储数据，只是声明，实例化出的对象才分配物理内存来存储数据。

#include<iostream>
using namespace std;

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:
 // 这⾥只是声明，没有开空间 
		 int _year;
		 int _month;
		 int _day;
};

int main()
{

 // Date类实例化出对象d1和d2 
		Date d1;
		Date d2;
     d1.Init(2024, 3, 31);
     d1.Print(); 
     d2.Init(2024, 7, 5);
     d2.Print();

    return 0;
}

2.2对象大小

我们知道了类可以实例化出多个对象，那分析一下类对象中有哪些成员呢？类实例化出的每个对象，都有独立的数据空间，并且每个对象里存储的数据不一样，所以对象中肯定包含成员变量，那么对象中是否有成员函数呢？

⾸先函数被编译后是⼀段指令，对象中没办法存储，这些指令存储在⼀个单独的区域(代码段)，那么对象中⾮要存储的话，只能是成员函数的指针。再分析⼀下，对象中是否有存储指针的必要呢? Date实例化d1和d2两个对象，d1和d2都有各⾃独⽴的成员变量
_year/_month/_day存储各⾃的数据，但是d1和d2的成员函数Init/Print指针却是⼀样的，存储在对象中就浪费了。如果⽤Date实例化100个对象，那么成员函数指针就重复存储100次，太浪费了。这⾥需要再额外哆嗦⼀下，其实函数指针是不需要存储的，函数指针是⼀个地址，调⽤函数被编译成汇编指令[call地址]，其实编译器在编译链接时，就要找到函数的地址，不是在运⾏时找，只有动态多态是在运⾏时找，就需要存储函数地址，这个我们以后会讲解。

上⾯我们分析了对象中只存储成员变量，C++规定类实例化的对象也要符合内存对⻬的规则。
内存对⻬规则:

• 1.第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
• 2.其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。
• 3.注意：对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数与该成员⼤⼩的较⼩值。
• 4.VS中默认的对⻬数为8。
• 5.结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。
• 6.如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。

#include<iostream>
using namespace std;

// 计算⼀下A/B/C实例化的对象是多⼤？ 
class A
{
public:
  void Print()
 {
   cout << _ch << endl;
 }

private:
 char _ch;
 int _i;
};

class B
{
public:
	 void Print()
	 {
	 //...
	 }
};

class C
{};

int main()
{
	 A a;
	 B b;
	 C c;
	 cout << sizeof(a) << endl;
	 cout << sizeof(b) << endl;
	 cout << sizeof(c) << endl;
	 return 0;
}

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，怎么表⽰对象存在过呢！所以这⾥给1字节，纯粹是为了占位标识对象存在。

3. this指针

Date类中有Init与Print两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调⽤Init和Print函数时，该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？那么这⾥就要看到C++给了⼀个隐含的this指针解决这⾥的问题。

编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this指针。⽐如Date类的Init的真实原型为， void Init(Date* const this, int year,
int month, int day)。

类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给_year赋值， this->_year = year;

C++规定不能在实参和形参的位置显⽰的写this指针(编译时编译器会处理)，但是可以在函数体内显⽰使⽤this指针。

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
   // void Init(Date* const this, int year, int month, int day)
   void Init(int year, int month, int day)
 {
   // 编译报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值 
  // this = nullptr;
  // this->_year = year;
  this->_year = year;
  this->_month = month;
  this->_day = day;
 }

 void Print()
{
   cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

private:
 // 这⾥只是声明，没有开空间 
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

int main()
{
	 // Date类实例化出对象d1和d2 
	 Date d1;
	 Date d2;
	 // d1.Init(&d1, 2024, 3, 31);
	 d1.Init(2024, 3, 31);
	 d1.Print();
	 d2.Init(2024, 7, 5);
	 d2.Print();
	 return 0;
}

下面来做两道题
1.下⾯程序编译运⾏结果是（）
A、编译报错 B、运⾏崩溃 C、正常运⾏

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
  void Print()
	 {
		 cout << "A::Print()" << endl;
	 }

private:
 	int _a;
};

int main()
{
	 A* p = nullptr;
	 p->Print();
	 return 0;
}

2.下⾯程序编译运⾏结果是（）
A、编译报错 B、运⾏崩溃 C、正常运⾏

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
 void Print()
 {
	 cout << "A::Print()" << endl;
	 cout << _a << endl;
 }

private:
  int _a;
};

int main()
{
	 A* p = nullptr;
	 p->Print();
	 return 0;
}

3.this指针存在内存哪个区域的()
A.栈 B.堆 C.静态区 D.常量区 E.对象⾥⾯