c++ 类和对象总结

话不多说，我们直接进入主题：
对象：客观世界里的一切事物都可以看作是一个对象，每一个对象应当具有属性（静态特征，比如一个班级，一个专业，一个教室）和行为（动态特征，例如：学习，开会，体育比赛等）两个要素。 对象是由一组属性和一组行为构成的。
类（class）：就是对象的类型，代表了某一批对象的共同特性和特征。类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。

2.1 类的引入

在C语言中我们定义一个结构体是这样定义的：

struct Student
{
  int _age;
  char* _Gender;
  char* _Name;
};
int main()
{
  struct S;
  return 0;
}

我们都知道，在C中，“数据”和“处理数据的操作（函数）”是分开的，语言本身并没有支持“数据和函数”之间的关联性。那么，如果我们要在某种特定情况下让数据和函数有一定的关联，这个时候我们应该怎么处理呢？
先看一个例子：

 

很明显，编译器报错了，还很多。也就是说在C语言当中是不允许在结构体中定义函数的，那么在C++中是不是也是这样呢？

 

通过对比，我们明显的发现C++是可以做到我们想要将数据和函数产生一定关系的操作的。
为了区别C语言中结构体的定义struct，在C++中我们常用class来代替struct。

2.2 类的定义

#include <iostream>
using namespace std;
class Student
{
public:
  char* _name;
private:
  char* _Gender;
  int _age;
};
int main()
{
  class S;
  return 0;
}

class是C++中定义类的关键字，Student为类的名字，{}中为类的主体，和结构体类似，在{}后面跟的是;。类中的元素称为类的成员，类中的数据称为类的属性或者类的成员变量，类中的函数称为类的成员函数。

类的定义通常有两种方式：

1、将类的声明和定义都放在类体中za
2、将类的声明放在.h头文件中，定义放在.cpp文件中

在代码中我们看到了private 和 public两个没有见过的东西，接下来我们讲一讲C++的三大特性：继承 封装 多态
封装：隐藏对象的属性和现实细节，仅对外公开接口和对象进行交互，将数据和操作数据的方法有机结合。

这里的public 和 private是C++中的访问限定符，访问限定符有三个：public （公有） protected（保护） private（私有）。在下面的博文中我们会用到这些限定符，具体情况后续文章再作介绍，这里读者只需了解就可。

这里做一些说明：

1、public成员在类外可以直接访问
2、protected和private成员在类外不能够直接访问，在这里我们简单的把他们看成一样的。（二者区别就是基类private成员在派生类中是不能被访问的，如果基类成员不想再类外被访问，但需要在派生类中能访问，就定义为protected，后面博文更到派生类时我们会再来把这两个东西拿出来再讲一讲）
3、他们的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截止
4、class的默认访问权限是private，而struct默认访问权限是public（因为struct要兼容C的特点）

那么我们如何在类外访问一个类中的私有成员变量呢？（面试题）

方法一：在类中添加一个共有的方法

 

我们可以看到在public中定义的公有函数可以在类外访问私有成员变量，这是访问的一种方法。

类的作用域

在C语言阶段我们知道变量的作用域只有局部域和全局域两种，而在C++作用域则分为了局部域、全局域、命名空间域和类域四种，前面几种域相信我们都已将熟悉过，这里我讲一下类域。

类定义了一个新的作用域，类的所有成员都必须处在类的作用域中。形参表和函数体处于类的作用域中。在类体外定义成员，需要用 :: 作用域解析符指明成员属于哪一个类域。在类的作用域外，只能通过对象（或指针）借助成员访问操作符 . 和->来访问类成员，跟在访问操作符后面的名字必须在相关联的类的作用域中。

下面我们看看在代码中如何实现上述的意思：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <iostream>
using namespace std;

namespace N1  //命名空间域
{
  int a = 10;
}

int a = 20;   //全局域

void FunTest()
{
  cout << "FunTest()" << endl;
}
class Test
{
public:
  void SetA(int a)
  {
    a = a;      //存在歧义，是变量给变量赋值呢还是形参给变量赋值，或者变量给形参赋值呢？同学们不要这样写 
    //实际证明，这里的赋值是形参给形参赋值，结果并没有改变变量的值，结果出了函数作用域自然是一个随机值 正确写法： **_a = a;**
  }
  void PrintA()
  {
    cout << a << endl;  //cout << _a <<endl;
  }
private:
  int a;         //类域  正确写法：int _a;
};
int main()
{
  int a = 40;       //局部域
  Test t;
  t.SetA(30);
  cout << N1::a << endl;   //打印命名空间域的值
  cout << ::a << endl;    //打印全局域的值
  cout << a << endl;     //打印局部域的值
  t.PrintA();         //打印类域的值
  return 0;
}

看完这串代码不知道各位有没有什么疑惑呢？
这里附上这段代码的结果：

 

我们本应该想让编译器给我们打印出10 20 30 40这几个值，结果最后却给了我们一个乱码，这是为什么呢？
细心的同学应该发现了，在这里我们定义的所有的变量都是用的同一个名称a,这样的编码习惯是极不好的，容易引起误会，上面就给了一个反例。

在使用一个变量时，我们应当注意必须要先声明后使用

2.2 类的对象的模型

类对象模型:类中各成员在内存中的布局形式。
下面我们以代码形式举例说明一下：

class Student
{
public: 
  void SetStudentInfo(char* name, char* gender, int age)
  {
    strcpy(_name, name);  
    strcpy(_gender, gender);
    _age = age;      
  }
  void PrintInfo()
  {
    cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
  }
private:
  char _name[20];
  char _gender[3];
  int _age;
};
int main()
{
  Student s1, s2;
  cout << sizeof(s1) << endl;
  s1.SetStudentInfo("鸣人", "男", 14);
  s2.SetStudentInfo("佐助", "男", 14);
  return 0;
}

既然一个类有那么多成员和不同的对象，那么它到底是怎么来存储的呢？

下面给出三种假设：

假设一

假设二：

那就剩最后一种假设了：

显然。这种假设才是成立的。

提一个问题：C++是怎么计算一个类的大小的？

我们在程序中验证一下：

class A1
{
public:
  void f1()
  {}
  void f2()
  {}
}; 

class A2
{
public:
  void f1()
  {}
private:
  int a = 10;
};
class A3
{};

int main()
{
  cout << sizeof(A1) << endl;  //1
  cout << sizeof(A2) << endl;  //4
  cout << sizeof(A3) << endl;  //1
  return 0;
}

可以看到在有成员变量的时候得到的值是4，而一个空类和只有成员函数的时候它的值是1，难道是成员函数的大小？
显然是不对的，前面我们说过，成员函数是不占大小的，因此我们可以得出结论：一个类的大小，实际上就是该类中非静态成员变量之和，当然也要注意内存对齐，空类大小值为一（在Linux和VS下面是 1）
为什么是一呢？
就是为了区分不同的对象，设计 1 是为了 节省空间