资料来源：南科大 余仕琪 C/C++ Program Design

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2. 9.1-classes-and-objects_哔哩哔哩_bilibili
3. 9.2-constructors-and-destructors_哔哩哔哩_bilibili
4. 9.3-this-pointer_哔哩哔哩_bilibili
5. 9.4-const-and-static-members_哔哩哔哩_bilibili

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0 概述

       本节主要介绍类的基本内容，主要包括类定义、构造函数和析构函数、类的使用、以及this指针。

1 Classes and Objects 类和对象

• 操作结构体的数据十分危险，存在数据越界、写入不合规范的数据却无法察觉等问题。
• 使用类进行操作可以很好的解决以上问题。类主要包括成员变量和成员函数。通过成员函数的编写可以更好的规避操作数据中的错误

• 在前面的例子中，我们的成员变量是public类型的。这使得我们并不需要调用成员函数就可以直接外部改变变量的值。一般来说，在类里面我们使用的是private类型的成员变量，pubilc类型的成员函数。这使得我们只能通过调用成员函数来修改。
• 如果不写private，默认为private。
• 如果是private却不用成员函数，直接外部调用，编译环节会直接报错

• 成员函数可以放在类的里面或者类的外面。放在里面的函数默认为inline函数。
• 简单的函数可以放在类里面，复杂的函数（比如打印输出等）则放在外面，这样可以使函数变得更为简洁。
• 成员函数如果放在外面需要加上类的名字，否则就是普通函数。

•  在C++中一般选择将函数和main分开来放，这样显得程序整体的结构更为清晰。

2 构造函数和析构函数

2.1 构造函数

• C++ 中的构造函数是类的一种特殊成员函数，它在每次创建类的新对象时自动执行。构造函数的名称与类的名称相同，不返回任何类型，也不返回 void。它的主要作用是初始化对象的数据成员。
• 相对于C语言的结构体而言，C++的类在分配内存后需要调用构造函数。如果没有调用构造函数，编译器会自动生成一个空的构造函数，如下所示。

class Line {
public:
    Line(); // 这是构造函数
private:
    double length;
};

Line::Line() {
    cout << "Object is being created" << endl;
}

•  一个类里可以有多个构造函数，只需要参数不同即可。这些构造函数也称为重载构造函数。

•  变量初始化也可以写成以下简洁形式

 2.2 析构函数

• 析构函数（destructor）在 C++ 中是一种特殊的成员函数，与构造函数相反。当对象结束其生命周期，例如对象所在的函数已调用完毕时，系统会自动执行析构函数。它的主要作用是进行一些“清理善后”的工作，例如释放对象创建时申请的内存空间。
• 析构函数只能有一个，不可以重载。
• 与构造函数类似，析构函数无返回值，没有参数列表，且只能有一个析构函数。

• delete：这个运算符用于释放单个对象指针指向的内存。
• delete []：这个运算符用于释放对象数组指针指向的内存。它会为数组中的每个元素调用析构函数，然后释放内存。

3 this 指针

• 在 C++ 中，this 指针是一个特殊的指针，它指向当前对象的实例。每一个对象都能通过 this 指针来访问自己的地址。这个隐藏的指针可以在类的成员函数中使用，用来指向调用该函数的对象。当一个对象的成员函数被调用时，编译器会隐式地传递该对象的地址作为 this 指针
• 有了this指针，就可以特指当前对象的成员变量或成员函数去调用

4 const 和 static 成员

4.1 const

• 回顾const声明

• c++中不推荐用第一种 #define 类型的宏定义来定义常量，都使用const来定义。

• const int * p_int;：这表示 p_int 是一个指向常量整数的指针。具体来说：

1. p_int 可以指向不同的整数变量，但是不能通过 *p_int 修改所指向的整数的值。
2. 例如，*p_int = 42; 是非法的，因为 p_int 所指向的整数是常量。

• int const * p_int;：这与上面的声明相同，也表示 p_int 是一个指向常量整数的指针。const 关键字在 int 前后都可以放置，效果相同。

• int * const p_int;：这表示 p_int 是一个指向整数的常指针。具体来说：

1. p_int 的值（即所指向的内存地址）不能改变，一旦初始化，就不能再指向其他地方。
2. 但是，可以通过 *p_int 修改所指向的整数的值。

• 成员里面也可以定义常量。可以是成员变量或者是成员函数。作为成员函数时，不能对变量进行修改。

4.2 static

静态成员（static members）包括静态成员变量和静态成员函数。它们有一些独特的特性和用途：

静态成员变量

1. 定义和声明：

   • 静态成员变量在类中声明，但必须在类外定义。
   • 使用关键字static进行声明。

   class MyClass {
   public:
       static int staticVar;
   };
   
   // 在类外定义
   int MyClass::staticVar = 0;
   

2. 共享性：

   • 静态成员变量在所有对象之间共享，所有对象访问的是同一个变量。
   • 修改一个对象的静态成员变量会影响所有对象。

3. 生命周期：

   • 静态成员变量在程序开始时分配内存，并在程序结束时释放。

静态成员函数

1. 定义和声明：

   • 静态成员函数使用关键字static进行声明。
   • 它们不能访问类的非静态成员变量或非静态成员函数。

   class MyClass {
   public:
       static void staticFunction();
   };
   
   void MyClass::staticFunction() {
       // 只能访问静态成员变量
       staticVar = 10;
   }
   

2. 调用方式：

   • 静态成员函数可以通过类名直接调用，不需要创建对象。
   • 也可以通过对象调用，但不推荐。

   MyClass::staticFunction(); // 推荐
   MyClass obj;
   obj.staticFunction(); // 也可以，但不推荐
   

用途

• 静态成员变量：常用于需要在所有对象之间共享数据的场景，例如计数器、配置参数等。
• 静态成员函数：常用于不依赖于对象实例的操作，例如工厂方法、实用工具函数等。

静态成员变量和普通成员变量在C++中有几个关键区别：

1. 归属：

   • 静态成员变量：属于类本身，而不是类的某个对象。所有对象共享同一个静态成员变量。
   • 普通成员变量：属于类的某个对象，每个对象都有自己独立的普通成员变量。

2. 定义和声明：

   • 静态成员变量：在类中声明，但必须在类外定义。

     class MyClass {
     public:
         static int staticVar;
     };
     
     int MyClass::staticVar = 0; // 在类外定义
     

   • 普通成员变量：在类中声明和定义。

     class MyClass {
     public:
         int nonStaticVar;
     };
     

3. 访问方式：

   • 静态成员变量：可以通过类名直接访问，也可以通过对象访问。

     MyClass::staticVar = 10; // 通过类名访问
     MyClass obj;
     obj.staticVar = 20; // 通过对象访问
     

   • 普通成员变量：只能通过对象访问。

     MyClass obj;
     obj.nonStaticVar = 30;
     

4. 生命周期：

   • 静态成员变量：在程序开始时分配内存，并在程序结束时释放。
   • 普通成员变量：在对象创建时分配内存，并在对象销毁时释放。

5. 共享性：

   • 静态成员变量：在所有对象之间共享，修改一个对象的静态成员变量会影响所有对象。
   • 普通成员变量：每个对象都有自己独立的副本，修改一个对象的普通成员变量不会影响其他对象。