2. C++类与对象

类和对象是C++的重要特性,也是面向对象思想的核心。

我经常和我的学生们说这样一个例子:
将大象放冰箱一共分三步:开门、将大象放进去、关门,这就是面向过程,如果按面向对象分析呢?
有两个对象:大象和冰箱,大象有一个功能是走,冰箱有两个功能是开门、关门,这就是面向对象的逻辑。
说白了对面向对象通俗的解释就是找合适的对象做合适的事情。

那么类呢?
类是创建对象的模板,好比我们要告诉计算机,你要按照这个模板给我创建一个对象。
一个类可以创建多个对象,每个对象都是该类类型的一个变量,这个变量就是对象。
创建对象的过程也叫类的实例化。每个对象都是类的一个具体实例,拥有类的成员变量和成员函数。
这里每个对象成员变量就是它的属性,成员函数就是它的行为;例如大象有颜色的属性、腿个数的属性等,它有走路、吃东西的行为。

2.1 类的定义

关于类我们主要分成两大类:
1)系统定义类(对应集成开发环境自带的封装类)
2)用户自定义类(需要自己去定义实现)

让我们先自己写一个类

class Person{
public:
    //成员变量
    char *name;
    int age;

    //成员函数
    void say(){
        cout << name << "的年龄是" << age << endl;
    }
};

class是C++定义类的的关键字,Person是类的名称,类名的首字母一般大写,要有一定含义,如是多个单词组成,每个单词首字母一般也大写。
{ }内部是类所包含的成员变量和成员函数,它们统称为类的成员。
由{ }包围起来的部分有时也称为类体,和函数体的形式类似。
public也是 C++也是关键字,它只能用在类的定义中,表示类的成员变量或成员函数的访问权限是“公开”的。
末尾的分号 { }; 代表类的定义结束,不可以省略。

类只是一个模板,编译后不占用内存空间,而程序只有在运行时才会去使用内存,所以在定义类时不能对成员变量进行初始化,因为没有地方存储数据。
只有在创建对象以后(程序运行了)才会给成员变量分配内存。
Person我们就可以将其看做与int、char等类似的数据类型,这类类的类型有的人也会将他们汇总叫做引用数据类型

2.2 创建对象

有了类的类型,我们就可以创建对象了

Person p;  //创建对象

Person是类名,p是对象名。与我们用int a; 定义变量类似。

同样我们也可以创建一个类类型的数组

Person arr[10];  //创建一个名字叫arr的数组,数组中有10个Person类型的数据

2.3 访问类中的成员

想访问类中的成员,需要使用对象和访问成员运算符。

访问的方式分两种
方式1: . 的方式 我们可以叫做指针型成员调用符
方式2: ->的方式 我们可以叫做对象型成员调用符

到底用 . 还是 -> 取决于定义对象是怎么定义的

普通对象  访问格式:
类名  对象名
对象名.成员变量    对象名.成员函数

指针对象 访问格式:
类名  *对象名 = new 类名();
对象名->成员变量    对象名->成员函数

两种定义方式区别是对象建立在栈区(普通对象)还是堆区(指针对象),这里后面我们会说。

方式1: . 的方式

#include <iostream>
using namespace std;

//类通常定义在函数外面
class Person{
public:
    //类包含的变量
    char *name;
    int age;
    
    //类包含的函数
    void say(){
        cout << name << "的年龄是" << age << endl;
    }
};


int main(){
    //创建对象
    Person p;
    p.name = "豆豆";
    p.age = 16;

    p.say();

    return 0;
}

类通常定义在函数外面,当然也可以定义在函数内部,不过很少这样使用。所有成员函数的定义分为类内定义和类外定义
上述的是类内定义
如果是类外定义则是:

#include <iostream>
using namespace std;

//类通常定义在函数外面
class Person{
public:
    //类包含的变量
    char *name;
    int age;
    
    //类内声明
    void say();
};

//类外定义
void Person::say(){
    cout << name << "的年龄是" << age << endl;
}

int main(){
    //创建对象
    Person p;
    p.name = "豆豆";
    p.age = 16;

    p.say();

    return 0;
}

方式2: ->的方式

#include <iostream>
using namespace std;

class Person{
public:
    char *name;
    int age;

    void say(){
           cout << name << "的年龄是" << age << endl;
    }
};

int main(){

    Person *p = new Person();//动态在堆区中申请一个控件用于存放对象,通过指针指向它的位置

    p->name = "张三";
    p->age = 16;

    p->say();
    delete p;  //删除对象,释放内存空间

    return 0;
}

栈和堆内存空间都是程序中十分重要的空间。

在栈上创建出来的对象一般都是一个普通对象名,使用指针指向它不是必须的。
而new 创建出来的对象就不一样了,它在堆上分配内存,没有名字,只能得到一个指向它的指针,所以必须使用一个指针变量来接收这个指针,否则以后再也无法找到这个对象了,如果不使用指针指向这样的对象叫做匿名对象,我们俗称的"过客"。

栈内存是程序自动管理的,不能使用 delete 删除在栈上创建的对象,管理环节的减少,导致栈内存的访问速度很快,快进快出。
堆内存由程序员管理,对象使用完毕后可以通过 delete 删除。
在实际开发中,new 和 delete 往往成对出现,以保证及时删除不再使用的对象,防止无用内存堆积。关于new和delete前面我们也提过。

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