C++自制心得——类与对象上

前言: 

从这里开始，我们将面对C++的第一个拦路虎，类与对象。这里的内容大概要写四个专栏，开篇一章，六大成员函数两章，收尾一章，每一章都是超级大长篇，请做好心里准备。而且，至少在类与对象这一节，没有几个语言比C++更麻烦，一是C++需要向下兼容C语言，二是C++出的早，坑会多。废话不多讲，我们开始吧。

1.类与结构体

我们这里不讲面向对象的具体定义，别人都讲烂了，自己找一个看就是。我们从结构体开始讲，在C++里，结构体直接被升级成了类，同时也保有了C语言原本的用法。

s1是C语言用法，s2是C++的用法。升级后的结构体支持成员函数，并且定义对象时也不用加struct关键字了。

不过在实际应用中我们更喜欢用类来代替结构体，如图

但是换成类以后程序就跑不了了，如图

这是什么错误，你不是说结构体被升级成了类吗？怎么换了类就报错了。其实类与结构体还是有一点区别的，那就是默认访问限定符的不同。

访问限定符有三种类型，public（公有），private（私有），protected（保护），目前，我们可以认为私有和保护是一样的（它们的区别在继承和多态才有体现，现在只讲封装）

被public修饰的成员可以在类外通过正常方式访问，而被private修饰的成员不能在类外通过正常方式访问。而结构体的默认访问限定符为公有，类的默认访问限定符为私有，这就是报错原因。

那么，类将private作为默认修饰符有什么好处吗？上代码

这里有一个栈，现在我们想访问其栈顶元素，那就写一个top函数访问，一句话的事。不过，某些人喜欢用另一种方案，他们觉得访问栈顶元素可以直接用top变量访问，没必要写一个函数，想法还不错，但是......

为什么结果是随机值，我相信观众们都清楚，不过这种编程思路就反映出C语言的一大痛点，过于自由。作为代码的设计者，我们自然希望用户只通过我们提供的接口使用代码，而不希望用户自由访问。显然用private修饰我们不想让用户访问的成员是很科学的，这就是封装的好处。

2.类的声明与定义

这个问题很简单，我就直接贴代码了

stack.h

stack.cpp

前四个成员函数不用管，后面会讲，我们看后面的。类的声明定义规则实际上是函数声明定义与结构体声明定义的集成，成员变量的声明定义按照结构体的来，成员函数的声明定义按照函数的来，唯一需要注意的是成员函数的定义处在全局而非类域里，所以定义处需要添加::

3.成员变量风格

你应该已经发现了，我给出的示例代码里成员变量在前面都有“_”符号，你可能在学习C语言的时候也被告知要给成员变量加修饰。这当然是有理由的，我以日期类的init来举例子。

如果你不给成员变量加修饰，那这个init就起不到它应有的功能，编译器会将它认定为自己给自己赋值(你要愿意用this当我没说) 

这就行了。

4.实例化

可以这么写代码吗？

不行，因为这个类没有实例化，我们访问的只是一个类型

将类比作房子图纸，实例化的对象比作房子，逻辑会很清晰，房子的图纸不能住人，但房子可以。把图纸变成房子的过程就是实例化，这个过程就会给对象开空间，你就能访问了。

再看一个问题，对象d1占用多少空间？根据内存对齐可以得出d1的成员变量所占空间为12字节，但是成员函数占不占空间？不知道，那就试试。

哦，结果是12，看上去成员函数不占对象空间，事实也的确如此。实例化对象只会给成员变量开空间，而成员函数不会进入具体对象本身，而是会进入公共代码区。这是符合逻辑的，成员变量需要有很多份，而函数只需要一份，显然，把成员函数放入对象就是一件特别浪费的事情。

上点难度，这三个对象的空间是多少？

揭晓答案

第一二个很好理解，默认对齐数为8，所以第一个对齐数为4，第二个对齐数为8，所以占用空间为8和24，但是第三个为什么是1，不是0。是这样的，如果第三个是0，我们就无法区分多个A3类的对象，因此我们象征性的给了一个字节以示区分。

5.this指针

你觉得init函数里的成员变量是谁的成员变量？

哪个对象调用了这个函数，函数里的成员变量就是那个对象的。但是从表面上看init函数的形参只有年月日要被赋的值，没有调用对象的年月日，那么编译器是怎么做到这一点的？答案就是this指针。C++给每一个成员函数都添加了一个隐含参数this指针，固定为函数的第一形参，指向调用对象，不可更改指向(类型 + * const this)，并且其调用和传参均由编译器自动进行，不可显式写出，但在函数里可显式写出。如果我们把this指针显式写出，那应该是这样的

（￣▽￣）现在我要出三道题，看看各位对this指针的理解是否到位。

第一个代码的运行结果是：A. 编译错误  B. 运行错误 C. 正常运行

第二个代码的运行结果是：A. 编译错误  B. 运行错误 C. 正常运行

第三个代码的运行结果是：A. 编译错误  B. 运行错误 C. 正常运行

揭晓答案，CCB

以我在这一块学习的经验来说一定有很多人选BBB。那么各位要想清楚一个问题，在a->print()这句代码里，print()是不是a直接指向的？No，前面我们说了，成员函数不在对象里，在公共代码区，那实际上a直接指向的只有int x，显然，在第一二种情况里，a压根没有解引用，代码实际上只完成了nullptr的拷贝，而没有解引用，所以代码可以正常运行。只有第三种情况我们解引用了nullptr。为了验证我的结论，以第一种情况为例，我们去翻反汇编。

看见了吗，a->print()只干了两件事，将nullptr赋给ecx寄存器（C++觉得this指针会被经常调用，所以会把this指针存在寄存器里，而非进行压栈操作），调用print函数，没有解引用操作。

下面再出两道面试题：

1. this指针可以为空吗？

2. this指针存在哪里？

第一题我们演示过了，可以为空。第二题的答案是栈区，为什么，因为this是函数形参，函数形参存在栈区（有没有人写this指针存在对象里？有没有？有没有？）

可喜可贺，类与对象上终于讲完了，下一个就是六大成员函数，到时候，等着被虐吧。