【C++那些事儿】深入理解C++类与对象：从概念到实践（上）| 揭开this指针的神秘面纱

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🔥个人专栏： ✅数据结构冒险记 ✅C++那些事儿

🌅 有航道的人，再渺小也不会迷途。

文章目录

1. 面向过程和面向对象初步认识
2.类的引入
3.类的定义
4.类的访问限定符及封装

4.1 访问限定符
【面试题】

问题：C++中struct和class的区别是什么？
4.2 封装
【面试题】

在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？
5.类的作用域
6.类的实例化
7.类对象模型

7.1 如何计算类对象的大小
`问题：类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？`
7.2 类对象的存储方式猜测

1. 对象中包含类的各个成员
2. 代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址
3. 只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
7.3 结构体内存对齐规则
8.this指针

8.1 this指针的引出
8.2 this指针的特性
【面试题】

1. this指针存在哪里？
2. this指针可以为空吗？
8.3. C语言和C++实现Stack的对比

1. C语言实现

2. C++实现

1. 面向过程和面向对象初步认识

C语言是面向过程的，关注的是过程，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。

C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完成。

（图片来源网络，侵删）

2.类的引入

C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如：之前在数据结构初阶中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数。

#include
#include
using namespace std;
typedef int DataType;
struct Stack
{
	// 初始化
	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;
	}
	// 入栈
	void Push(const DataType& data)
	{
		// 扩容
		_array[_size] = data;
		++_size;
	}
	// 取栈顶元素
	DataType Top()
	{
		return _array[_size - 1];
	}
	// 销毁栈
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
	
	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 
	// 类体：由成员函数和成员变量组成
};  // 一定要注意后面的分号

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;
};
// 所以一般都建议这样
class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		_year = year;
	}
private:
	int _year;
};
// 或者这样
class Date
{
public:
	void Init(int year)
	{
		mYear = year;
	}
private:
	int mYear;
};
// 其他方式也可以的。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行。

public:
	// 成员函数声明
	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（成员函数类外定义）
void Person::PrintPersonInfo()
{
	cout 
	Person._age = 100;   // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
	return 0;
}

public:
	void PrintA()
	{
		cout 
public:
	void f1() {}
private:
	int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 
{
public:
	void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};
int main()
{
	cout 
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout 
	Date d1, d2;
	d1.Init(2022, 1, 11);
	d2.Init(2022, 1, 12);
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

public:
	void PrintA()
	{
		cout 
	A* p = nullptr;
	p-PrintA();
	return 0;
}
// 答案：C、正常运行
// 原因：PrintA函数不在某个实例化的对象中，而是在公共代码区，所以p不会解引用，但是此处的p的作用是作为函数实参传递给函数第一个隐含的this指针。
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:
	void PrintA()
	{
		cout 
	A* p = nullptr;
	p-PrintA();
	return 0;
}
// 答案：B、运行崩溃
// 原因：PrintA函数中访问了成员函数_a，而_a的访问需要解引用this指针，但此时的this指针就是p，p是空指针，空指针解引用导致程序运行崩溃

	DataType* array;
	int capacity;
	int size;
}Stack;
void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps-array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
	if (NULL == ps-array)
	{
		assert(0);
		return;
	}ps-capacity = 3;
	ps-size = 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps-array)
	{
		free(ps-array);
		ps-array = NULL;
		ps-capacity = 0;
		ps-size = 0;
	}
}
void CheckCapacity(Stack* ps)
{
	if (ps-size == ps-capacity)
	{
		int newcapacity = ps-capacity * 2;
		DataType* temp = (DataType*)realloc(ps-array,
			newcapacity * sizeof(DataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("realloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		ps-array = temp;
		ps-capacity = newcapacity;
	}
}
void StackPush(Stack* ps, DataType data)
{
	assert(ps);
	CheckCapacity(ps);
	ps-array[ps-size] = data;
	ps-size++;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return 0 == ps-size;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
	if (StackEmpty(ps))
		return;
	ps-size--;
}
DataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps-array[ps-size - 1];
}
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps-size;
}
int main()
{
	Stack s;
	StackInit(&s);
	StackPush(&s, 1);
	StackPush(&s, 2);
	StackPush(&s, 3);
	StackPush(&s, 4);
	printf("%d\n", StackTop(&s));
	printf("%d\n", StackSize(&s));
	StackPop(&s);
	StackPop(&s);
	printf("%d\n", StackTop(&s));
	printf("%d\n", StackSize(&s));
	StackDestroy(&s);
	return 0;
}

public:
	void Init()
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_capacity = 3;
		_size = 0;
	}
	
	void Push(DataType data)
	{
		CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	void Pop()
	{
		if (Empty())
			return;
		_size--;
	}
	DataType Top() { return _array[_size - 1]; }
	int Empty() { return 0 == _size; }
	int Size() { return _size; }
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	void CheckCapacity()
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			int newcapacity = _capacity * 2;
			DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType));
			if (temp == NULL)
			{
				perror("realloc申请空间失败!!!");
				return;
			}
			_array = temp;
			_capacity = newcapacity;
		}
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main()
{
	Stack s;
	s.Init();
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	s.Push(4);
	printf("%d\n", s.Top());
	printf("%d\n", s.Size());
	s.Pop();
	s.Pop();
	printf("%d\n", s.Top());
	printf("%d\n", s.Size());
	
	s.Destroy();
	return 0;
}