C++类和对象示例详解
作者：流浪001
1.类的定义
1.1类的定义格式
类的定义要用到class关键字，如class Stack {}；，这里的Stack为类名，也可以理解为类型，class和struct很相似，他们两个都可以用来定义类，只是在class中定义的成员默认为私有（外界不允许访问），而struct定义的成员默认为公有（在外界允许访问）。
定义在类⾯的成员函数默认为inline。
1.2访问限定符
访问限定符共有三种
1.C++⼀种实现封装的⽅式，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⼾使⽤。
2.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。
3.• class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public。
• ⼀般成员变量都会被限制为private/protected，需要给别⼈使⽤的成员函数会放为public。
1.3 类域
• 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。
2.实例化
⽤类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象。（类和对象的关系）
类是对象进⾏⼀种抽象描述，是⼀个模型⼀样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，⽤类实例化出对象时，才会分配空间。
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。打个⽐
⽅：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，设计图规划了有多
少个房间，房间⼤⼩功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住⼈，⽤设计图修建出房⼦，房
⼦才能住⼈。同样类就像设计图⼀样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。
对象大小
实例化出的每一个对象都有自己独立的空间，所以对象中肯定包含
成员变量，那么成员函数是否包含呢？⾸先函数被编译后是⼀段指令，对象中没办法存储，这些指令存储在⼀个单独的区域(代码段)（类里面的函数并不占用实例化出的空间）只是用指针将其存储起来，可以理解为实例化出的每一个对象中，它们有各自的成员变量，但是他们的函数地址是一样的。
C++中对象的大小遵循结构体的内存对齐原则
内存对⻬规则：
• 第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
• 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。
• 注意：对⻬数 = 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员⼤⼩的较⼩值。
• VS中默认的对⻬数为8
• 结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩）的整数倍。
• 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。
3.this指针
形参、实参都不能显式传this指针（编译器会自动绑定），但是函数体可以任意使用。
假如一个类中有 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和
Print函数时，该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？那么这⾥就要看到C++给了
⼀个隐含的this指针解决这⾥的问题。
类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this
指针。⽐如Date类的Init的真实原型为， void Init(Date* const this, int year,int month, int day)
4.默认成员函数
默认成员函数就是⽤户没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数，重点讲前4个。
C++中一共有6大默认成员函数它们分别为：
1.构造函数
2.析构函数
3.拷贝构造函数
4.赋值重载（拷贝赋值运算符）
5.移动构造（C++11新增）
6.移动赋值（C++11新增）
1.构造函数
构造函数的特点：
1. 函数名与类名相同。
2. ⽆返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)
3. 对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。
4. 构造函数可以重载。
5.如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会⾃动⽣成⼀个⽆参的默认构造函数，⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。（当然也不是绝对的）如：
构造函数的实现：
6.我们不写构造函数时，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要⽤初始化列表才能解决。
初始化列表
初始化列表是构造函数的另一种形式，初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始，接着是⼀个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后⾯跟⼀个放在括号中的初始值或表达式。
每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义
初始化的地⽅。
引⽤成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型变量，必须放在初始化列表位置进⾏初始
化，否则会编译报错。（重点）
尽量使⽤初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表
初始化列表总结：
1.⽆论是否显⽰写初始化列表，每个构造函数都有初始化列表；
2.⽆论是否在初始化列表显⽰初始化成员变量，每个成员变量都要⾛初始化列表初始化；
什么情况下必须自己写构造函数
1.成员变量需要自定义初始化逻辑
默认构造只会做简单的初始化（对内置类型甚至不初始化，是随机值）
如果你要按业务规则给成员赋初值，就必须手写。
2.需要在构造中申请资源（动态内存、文件、网络连接等）
默认构造不会帮你 new 内存，你不写的话 data_ 就是野指针。
后续还需要你自己实现拷贝构造和赋值重载，防止浅拷贝问题。
3.需要对成员做特殊初始化（const、引用成员）
初始化列表还有一个重点：
初始化列表是按照成员变量在类里面声明的顺序进行初始化的，跟成员在初始化列表出现的顺序无关。
2.析构函数
析构函数与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本⾝的销毁，⽐如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定对象在销毁时会⾃动调⽤析构函数，完成对象中资源的清理释放⼯作。
析构函数的特点：
1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. ⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)
3. ⼀个类只能有⼀个析构函数。若未显式定义，系统会⾃动⽣成默认的析构函数。
4. 对象⽣命周期结束时，系统会⾃动调⽤析构函数。
5. 跟构造函数类似，我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理，⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。
6.如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使⽤编译器⽣成的默认析构函数，如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显⽰写析构，但是有资源申请时，⼀定要⾃⼰写析构，否则会造成资源泄漏
7.⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。（类似于栈的特性：后进先出的特性）
我们可以看到，a2是后定义的，但是析构的时候是a2先析构的。
3.拷贝构造函数
如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数 也叫做拷⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。
拷贝构造函数针对的是用已经存在的对象去构造另一个新的对象。
拷⻉构造的特点：
1. 拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。
2. 拷⻉构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。 拷⻉构造函数也可以多个参数，但是第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，后⾯的参数必须有缺省值。
3. C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。
4. 若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。
拷贝构造：
5. 如果一个类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完 成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。如果有资源申请，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要 我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。这⾥还有⼀个⼩技巧，如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源，那么他就 需要显⽰写拷⻉构造，否则就不需要。
6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，传值引⽤返回，返回的是返回对象的别名(引⽤)，没有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使⽤引⽤返回是有问题的，这时的引⽤相当于⼀个野引⽤，类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能⽤引⽤返回。
传值返回：
传引用返回：
还有一个赋值运算符重载，我们在下一个专题（运算符重载）中讲。
5.运算符重载
当运算符被⽤于类类型的对象时，C++语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规 定类类型对象使⽤运算符时，必须转换成调⽤对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编 译报错。
运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其 他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算 符重载作为成员函数时，参数⽐运算对象少⼀个。
.*
::
sizeof
?:
.
注意以上5个运算符不能重载。
重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，⽆法很好的区分。 C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，⽅便区分。
重载<<和>>时，需要重载为全局函数，若重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位
置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调⽤时就变成了 对象<<cout，不符合使⽤习惯和可读性。
重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对
象。（此时需要在内部类中声明其为友元函数，对于友元后面会介绍）
1.赋值运算符重载
赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值。
赋值运算符重载的特点：
1. 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const 当前类类型引⽤，否则会传值传参会有拷⻉
2. 有返回值，且建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋 值场景。
3. 没有显式实现时，编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载⾏为跟默认拷 ⻉构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义 类型成员变量会调⽤他的赋值重载函数。
4. 对于一个类，它的成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就 可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。对于有资源指向的类，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我 们的需求，所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。这⾥还有⼀个⼩技巧，如果⼀个类显⽰实现 了析构并释放资源，那么他就需要显⽰写赋值运算符重载，否则就不需要。
区分拷贝构造和赋值拷贝终极区分口诀
新对象创建 + 用旧对象初始化 = 拷贝构造
已存在的旧对象 + 用另一个对象赋值 = 拷贝赋值
2.const成员函数
将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后 ⾯。
const实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进⾏修改。 const 修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this
对于一个日期加天数的函数，我们不希望原来的日期被修改，我们可以在其函数后面加上const
对于const Date* const this，最右边的const修饰的是this的指向，代表this的原本指向为一个Date类型的对象，不能别修改了。最左边的const修饰的是this指向的内容，代表这个Date类型的对象它的内容不能被修改。这样一来就完全将这个对象限定死了，无论如何都不能被修改了。
3.取地址运算符重载
取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器⾃动 ⽣成的就可以够我们⽤了，不需要去显⽰实现。除⾮⼀些很特殊的场景，⽐如我们不想让别⼈取到当前成员的地址，我们可以用点小手段，给他一个假地址。
6.static成员函数
⽤static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量⼀定要在类外进⾏初始化。
静态成员变量为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，不存在对象中，存放在静态区。
⽤static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针。
⾮静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。
突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问静态成员变量
和静态成员函数。
7.友元
友元提供了⼀种突破类访问限定符封装的⽅式，友元分为：友元函数和友元类，在函数声明或者类 声明的前⾯加friend，并且把友元声明放到⼀个类的⾥⾯。
外部友元函数可访问类的私有和保护成员，友元函数仅仅是⼀种声明，他不是类的成员函数。
⼀个函数可以是多个类的友元函数。
就拿前面所说的重载<<和>>来说，如果想要重载它们，直接在类里面进行定义的话，它的第一个参数为this指针，那么语法就与我们日常所写的有很大区别，因此我们将他在类外面定义，这样就可以不用考虑this指针了。但是在类外定义就不能访问类里面的私有成员，因此友元函数就起到了很大的作用。注意，要在类里面声明为友元。
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