2.1类的定义

C++提供了一种比结构体类型更安全有效的的数据类型-----类。

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。

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

类体中内容称为 类的成员：类中的变量称为 类的属性或成员变量; 类中的函数称为 类的方法或者成员函数。

类是一种数据类型，它是一种用户定义的抽象的数据类型。类代表的是一批对象的共性和特征。类是对象的抽象，而对象是类的实例。 如同结构体类型和结构体变量的关系一样。

需要注意的是，类中的数据成员可以是任何数据类型，但是不能用auto、register和extern说明。

2.1.1 类的两种定义方式

1. 声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。

class student {
public:void showinfo() {cout << name << " " << age << " " << classid << " " << score << endl;}
private:string name;int age;int classid;int score;
};

1. 类声明放在.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::

class student {
public:void showinfo();
private:string name;int age;int classid;int score;};
void student::showinfo() {cout << name << " " << age << " " << classid << " " << score << endl;
}

2.1.2 类的访问限定符

类的访问限定符有3个，分别是public（公有）， private（私有），protected（保护）

他们的说明如下：

1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
2. 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)
3. 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
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到} 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)

2.1.3 C++中的struct和class的区别是什么？

C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来

定义类。和class定义类是一样的，区别是struct定义的类默认访问权限是public，class定义的类

默认访问权限是private

2.1.4 类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为实例化。

例如上面的student类，里面有成员变量和成员函数，但是这些只是一个类，真正用这个类创建一个对象的时候，就叫做类的实例化。就好像学校给了一个表，这个表叫做个人信息表（类），然后你写上你的名字（对象名），然后填写完整信息（对象的使用）。

一个类是可以实例化多个对象的，就好像一家公司有着一张设计图，但是实际设计每个人都是不同的，设计出来的房子也是不同的，而设计出来的房子就是实例化的对象。

2.1.5 计算类对象的大小

c++中对于类对象的大小的计算其实很简单，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。

2.1.6 this指针

当定义了一个类的若干对象，系统会为每一个对象分配存储空间。如果一个类包含数据成员和成员函数，就要分别为数据和函数的代码分配空间。按照以上思路，如果用一个类定义了5个对象，那么就应该分别为这5个对象的数据和函数代码分配存储空间。

实际上，给对象赋值就是给对象的数据成员赋值，不同对象的存储单元中存放的数据值通常是不相同的，但是不同对象的函数代码是相同的，不论调用哪一个对象的成员函数，其实调用的都是相同内容的代码段。因此没有必要为每一个对象都开辟存储成员函数的空间。

C++编译系统只用了一段空间来存放这个共同的函数代码段，在调用各对象的成员函数时，都去调用这个公用的函数代码。因此，每个对象的存储空间都只是该对象数据成员所占用的存储空间，而不包括成员函数所占用的空间，函数代码是存储在对象空间之外的。

每个对象都有属于自己的数据成员，但是所有对象的成员函数代码却共用一份，那么成员函数是怎么辨别出当前调用自己的是哪个对象呢？

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。

对于以上的理解，你可以这么来理解。一个类相当于一个小区，小区里会为每个住户（数据成员）都提供了空间，并且这个小区有很多的运动场地（成员函数）。运动场地和住户的空间肯定是分开的，并且每个住户都是不同的，但是运动场地是相同的，所以就没必要说为每一个住户都提供运动场地，小区只需要为住户提供公共场地即可。

小区提前为住户提供了空间，而这个空间对应来说就是门牌号，也就是地址嘛。那么小区同时给每个住户提供钥匙，用来开启运动场地的大门，假设这个运动场地是智能，当用户一开门，就会知道是哪个用户开的门，也就类似C++的this指针。

2.2 类的6个默认成员函数

一个类中啥都没有，那么就称这个类为空类。那么问题来了，空类就是上面都没有吗？

并不是这样的，一个类中如果什么都没有，那么编译器会自动生成以下6个默认成员函数。

class student {}

1. 构造函数，主要完成初始化工作
2. 析构函数，主要完成清理工作
3. 拷贝构造函数，是使用同类对象初始化创建对象
4. 赋值运算符重载，主要是把一个对象赋值给另一个对象
5. 取地址运算符重载
6. const取地址运算符重载

2.2.1 构造函数

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证

每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。

class student {
public:void showinfo() {cout << _name << "___" << _age << "___" << _classid << "___" << _score << endl;}
private:string _name;int _age;int _classid;int _score;
};int main() {student s;s.showinfo();return 0;
}

输出结果

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，一旦用户显式定义编译器将不再生成。

在student类中，我没有显式定义构造函数，也并没有对类成员变量进行任何的初始化，**因此对于string类型，初始值是空串（“”），int类型是随机值，**但是在创建类对象s的时候，编译器自动调用了student类的默认是构造函数。

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

构造函数的特征如下：

1. 函数名与类名相同。
2. 无返回值。
3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
4. 构造函数可以重载

class student {
public:void showinfo() {cout << _name << "___" << _age << "___" << _classid << "___" << _score << endl;}student(string name, int age, int classid, int score) {_name = name;_age = age;_classid = classid;_score = score;}
private:string _name;int _age;int _classid;int _score;
};int main() {student s("张三",18,101,95);s.showinfo();return 0;
}

输出结果：

从上面的代码看，构造函数似乎没有创建的必要。但是这只是片面的想法，一个类中不可能只有简单的内置类型，对于自定义的类，可能也会含有自定义类的成员变量，所以构造函数很有必要。

在c++中对于自定义类型和内置类型，构造函数是有区别对待的。对于内置类型，不做初始化处理。而自定义类型，则会去调用它的默认构造函数。

对于内置类型不初始化的缺陷，c++11中给出了补丁补偿，内置类型成员变量在类中声明时给默认值。

class student {
public:void showinfo() {cout << _name << "___" << _age << "___" << _classid << "___" << _score << endl;}student(string name, int age, int classid, int score) {_name = name;_age = age;_classid = classid;_score = score;}student() {}
private:string _name = "";int _age = 0;int _classid = 0;int _score = 0;
};int main() {student s1("张三",18,101,95);student s2;s1.showinfo();s2.showinfo();return 0;
}

输出结果：

无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。

注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为

是默认构造函数。

2.2.2 析构函数

事物都是从有到无的，那么对于一个对象来说，它是怎么嘎的呢？

析构函数便是让一个对象嘎了的存在。

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，局部对象销毁工作是由

编译器完成的。而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工作。

其特征如下：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. 无参数无返回值类型。
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。注意：析构函数不能重载
4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

同样的，析构函数的存在是为了应付对象的成员变量中含有自定义类的情况。对于内置类型，只需要系统将其内存回收即可，但是对于自定义类，就要调用它的析构函数来完成回收任务。

class worker {
public:~worker() {cout << "~worker" << endl;}
private:string _name;int workid;
};
class factory {
private:worker _worker;string _name;
};
int main() {factory f;return 0;
}

输出结果：

对于factory中的内置类型，由操作系统直接将其回收，但是factory中含有一个自定义类的对象，那么就要调用这个自定义类的对象的析构函数来完成回收任务。

2.2.3 拷贝构造函数

概念：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

主要特征：

\1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

\2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。

关于第二点特征，解释如下：

首先编译器会报错，其次从使用的角度来看会引发无穷调用

对于没有显示定义拷贝构造函数的类，将会由编译器生成默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

下面来看一个例子：

class my_array {
public:void print() {for (int i = 0; i < 5; i++) {cout << a[i] << " ";}cout << endl;}~my_array() {free(a);}
private:int a[5] = {1,2,3,4,5};
};
void test() {my_array arr1;arr1.print();my_array arr2(arr1);arr2.print();
}
int main() {test();return 0;
}

运行结果：

为什么会这样子呢？在上面提到，如果在类中未显示定义拷贝构造函数，那么就会由编译器自动生成默认的拷贝构造函数。所以上面的例子中，类里面有一个数组，默认的拷贝构造函数造成了浅拷贝，如下图所示。

也就是说arr2的a数组和arr1的a数组是同一块内存空间，但是arr2先走析构函数，那么就会造成这一块共同空间已经被释放了，对于arr1来说并不知道，所以当arr1再次释放a数组时就产生了崩溃。

拷贝构造函数典型调用场景：

1. 使用已存在对象创建新对象
2. 函数参数类型为类类型对象
3. 函数返回值类型为类类型对象

2.2.4 赋值运算符重载

参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率

返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值检测是否自己给自己赋值

返回*this ：要复合连续赋值的含义

class student {
public:void showinfo() {cout << _name << "___" << _age << "___" << _classid << "___" << _score << endl;}student(string name, int age, int classid, int score) {_name = name;_age = age;_classid = classid;_score = score;}student& operator=(const student& s) {if (this != &s) {_name = s._name;_age = s._age;_classid = s._classid;_score = s._score;}return *this;}
private:string _name = "";int _age = 0;int _classid = 0;int _score = 0;
};
int main() {student s1("张三", 18, 101, 95);student s2 = s1;s1.showinfo();s2.showinfo();return 0;
}

输出结果：

赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数。

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。

用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。

可以参考上面的拷贝构造函数。

2.2.5 取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。这里就不过多赘述了。

2.3 初始化列表

初始化列表：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。

class student {
public:void showinfo() {cout << _name << "___" << _age << "___" << _classid << "___" << _score << endl;}student(string name, int age, int classid, int score):_name(name),_age(age),_classid(classid),_score(score){}
private:string _name = "";int _age = 0;int _classid = 0;int _score = 0;
};
int main() {student s1("张三", 18, 101, 95);s1.showinfo();return 0;
}

注意：

1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)
2. 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：

• 引用成员变量
• const成员变量
• 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

1. 尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化。
2. 成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关。

2.4 static成员

声明为static的类成员称为类的静态成员，用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量；用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数。静态成员变量一定要在类外进行初始化。

主要特性：

1. 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区
2. 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字，类中只是声明
3. 类静态成员即可用 类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问
4. 静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
5. 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制