typedef int DataType;
struct Stack
{
	//成员函数
	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;
		}
	}
	//成员变量
	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。

二、类的定义

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：类中的变量称为成员变量; 类中的函数称为类的成员函数。

类的两种定义方式：

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。

类的声明放在.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::

在这里我更推荐使用第二种方式。

成员变量的命名规则建议：

// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		// 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
		year = year;
	}
private:
	int year;
};

看完上面的代码，我们自己就有点分不清谁是成员变量，谁是函数形参。所以有了下面的形式：

class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		_year = year;
	}
private:
	int _year;
};

三、类的访问限定符及封装

1、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。

[访问限定符说明]

public 修饰的成员在类外可以直接被访问；

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)；

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；

如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束；

class 的默认访问权限为 private，struct 为 public (因为struct要兼容C)。

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。

2、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直接被使用。

四、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 Person
{
public:
	void PrintPersonInfo();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int  _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

五、类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化

类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息。

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；

类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间

只有实例化出的对象，才能实际存储数据，占用物理空间；

class Person
{
public:
	void PrintInfo();
public:
	char* _name;
	char* _sex;
	char* _age;
};
void Test()
{
	Person man;
	man._name = "xxxx";
	man._sex = "男";
	man._age = 10;
	man.PrintInfo();
}

六、类对象模型

1、计算类对象的大小

#include<iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:
	void PrintPersonInfo();
private:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
void Person::PrintPersonInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << endl << _age << endl;
}

int main()
{
	Person man;
	cout << sizeof(man) << endl;
	return 0;
}

运行结果:

2、类对象的存储方式

#include<iostream>
using namespace std;

//1.类中既有成员变量，又有成员函数
class A1
{
public:
    void f1() {}
private:
    int _a;
};
//2.类中仅有成员函数
class A2
{
public:
    void f2() {}
};
//3.类中仅有成员变量
class A3
{
private:
    int _a;
};
//4.空类
class A4
{};
int main()
{
    cout << "A1: " << sizeof(A1) << " A2: " << sizeof(A2) << " A3: " << sizeof(A3) << " A4: " << sizeof(A4) << endl;
    return 0;
}

运行结果：

结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐。

注意：空类的大小，空类比较特殊，编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象。

3、结构体/类内对齐规则

类的内存对齐规则和结构体一样，可以参考以前我写的一篇博客。

自定义类型（结构体，位段）详解

七、this 指针

1、this 指针的引出

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;     // 年
	int _month;    // 月
	int _day;      // 日
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 6, 19);
	d2.Init(2023, 6, 19);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

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 函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？

C++ 中通过引入 this 指针解决该问题，即：C++ 编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的指针参数，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。

2、this 指针的特性

this 指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给 this 指针赋值；

只能在“成员函数”的内部使用；

this 指针本质上是“成员函数”的形参，当对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给 this 形参。所以对象中不存储 this 指针；

this 指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过 ecx 寄存器自动传递，不需要用户传递。

this 指针存在哪里呢？

答：this 是作为一个形参存在一般情况下是在栈的，有些编译器会放到寄存器中。

补充题：

分析下面代码：

class A
{
public:
    void Print()
    {
        cout << "Print()" << endl;
    }
    void PrintA()
    {
        cout << _a << endl;
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();    // 正常运行
    p->PrintA();   // 运行崩溃
    return 0;
}

为什么会出现这种情况呢？

答：调用Print()成员函数，Print()又不存在于 p 所指向的对象中，编译器不会对 p 进行解引用，同时 Print() 内部也没有利用 this 指针访问其指向空间的数据的情况，为此编译器不会报错，会正常运行 Print() 函数，同理对于 (*p).PrintfA() 也是一样，只不过在PrintfA()内部利用了 this 访问了其指向的空间的数据，造成了对 nullptr 的解引用，程序自然崩溃！

本文要是有不足的地方，欢迎大家在下面评论，我会在第一时间更正。

【C++】类和对象(上篇)

一、类的引入