一. 面向过程和面向对象

二. 类的引入

三. 类的定义

1.结构

2.类的作用域

3.类的两种定义方式

四. 类的访问限定符及封装

1.引入

2.访问限定符

3.封装

五. 类的实例化

六. 类对象模型

七. this指针

1.this指针的引出

2.this指针的特性

一. 面向过程和面向对象

C语言是面向过程的，关注的是过程，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。

C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完
成。

例如一个外卖系统，面向过程关注的是下单、接单、送单等过程，而面向对象关注的是商家、客户、骑手等对象。

由于C++兼容C，所以C++虽然是基于面向对象的，但是是面向对象和面向过程混编的

而java是纯面向对象

二. 类的引入

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如：
之前在数据结构初阶中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，
会发现struct中也可以定义函数。

typedef int DataType;
struct Stack
{
	void Init(size_t capacity)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (nullptr == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const DataType& data)
	{
		// 扩容
		_array[_size] = data;
		++_size;
	}
	DataType Top()
	{
			return _array[_size - 1];
	}
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
	DataType* _array;
	size_t _capacity;
	size_t _size;
};
int main()
{
	Stack s;
	s.Init(10);
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	cout << s.Top() << endl;
	s.Destroy();
	return 0;
}

上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

三. 类的定义

1.结构

class className
{
// 类体：由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号

class为定义类的关键字，ClassName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。

有一点需要注意

class Date
{
	void Init(int year, int month, int day)
	{

	}
	int year;
	int month;
    int day;
};

例如上面的类，在写函数时为了容易理解，往往参数会使用一个直观的名称，而往往会与成员变量重名，所以，我们往往会选择在成员变量之前加上下划线或m，或是在之后加上下划线，我们选择在前加下划线

class Date
{
	void Init(int year, int month, int day)
	{
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
	}
	int _year;
	int _month;
    int _day;
};

2.类的作用域

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。

class Date
{
	void Init(int year, int month, int day);

	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Date::Init(int year, int month, int day)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

int main()
{
	Date date1;
	return 0;
}

3.类的两种定义方式

1. 声明和定义全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理

例如在上面的栈中，就是这种方式

2. 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::

一般情况下，更期望采用第二种方式。

而在我们做演示时，为了方便，就选择第一种。

四. 类的访问限定符及封装

1.引入

struct Date
{
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date date1;
	date1._year = 2023;
	return 0;
}

上述代码是使用struct定义类，没有什么问题

class Date
{
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date date1;
	date1._year = 2023;
	return 0;
}

而替换为class时，出现了一些问题

这是为什么呢？

在讨论这个问题之前，我们先了解一下访问限定符

2.访问限定符

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。

说明
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(此处protected和private是类似的)

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)

从第5点来看，我们就能得知上面的问题的原因

同时，在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，我们后面再来讨论

注意：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别

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。

在C++语言中实现封装，可以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。

简单来说，封装是一种更好的严格管理，可以给别人访问就定义为公有，不想给别人访问就定义为私有或保护。

五. 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化
1. 类是对对象进行描述的

2. 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

在本文上面的代码中，其实就有很多都使用到了类的实例化

六. 类对象模型

我们知道，类包括成员变量和成员函数，那么类对象的存储方式是什么呢？

直观感受，我们可以将所有类成员存放在类中

但每一个类对象的类成员函数都是相同的，创建多个对象会出现浪费空间的问题

那么我们就需要将类成员函数特殊处理

这里又会出现两种方法

代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址

只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段

那么在计算机中究竟使用的是哪种方法呢？

我们可以通过对下面的不同对象分别获取大小来进行分析

// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:
	void f1() {}
private:
	int _a;
};

// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:
	void f2() {}
};

// 类中什么都没有---空类
class A3
{};

int main()
{
	cout << "A1:" << sizeof(A1) << endl;
	cout << "A2:" << sizeof(A2) << endl;
	cout << "A3:" << sizeof(A3) << endl;
	return 0;
}

因此，我们可以得知，计算机采用的是第三种存储方法，同时，也要注意内存对齐。

七. this指针

1.this指针的引出

我们还是以上面的日期类为例

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; 
	int _month; 
	int _day; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

可以看到，是可以正常运行的

而我们会有一个问题，类成员函数只有与操作相关的参数，而并没有参数指明对象的名称

那么在d1或d2调用类成员函数时，函数是如何知道应该对哪个成员进行操作呢？

C++中通过引入this指针解决该问题

C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏指针参数，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。

我们可能不太好理解，那么我们将this指针在类和对象中写出来加深理解

class Date
{
public:
	void Init(Date* this, int year, int month, int day)
	{
		this->_year = year;
		this->_month = month;
		this->_day = day;
	}
	void Print(Date* this)
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}
private:
	int _year; 
	int _month; 
	int _day; 
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(&d1,2022, 1, 11);
	d2.Init(&d2,2022, 1, 12);
	d1.Print(&d1);
	d2.Print(&d2);
	return 0;
}

这样，我们大概就能理解this指针了

但要注意的是，虽然我们这么将this指针写出来了，但这是无法运行的，这是由于

调用成员函数时，不能显示传实参给this指针

定义成员函数时，也不能显示声明形参this指针

但在成员函数内部，我们可以显示使用this指针