【C++初阶路】--- 类和对象(中)
一、this指针
1.1 this指针的引出
如下定义一个日期类Date
class Date { public: //void InitDate(Date* const this, int year = 2024, int month = 6, int day = 14) void InitDate(int year = 2024, int month = 6, int day = 14) { _year = year; _month = month; _day = day; } //void PrintDate(Date* const this); void PrintDate() { cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; Date d2; //d1.InitDate(&d1); d1.InitDate(); d2.InitDate(2024, 6, 17); d1.PrintDate(); d2.PrintDate(); return 0; }
对于上述类，有这样的一个问题：
Date类中有InitDate与 PrintDate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 InitDate函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？
C++中通过引入this指针解决该问题，即：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。
1. this指针存在哪里？
我们首先可以排除存在对象里面，因为通过前面计算类的大小，发现并没有多出一个指针的空间。还有一个疑问就是，有人说this指针是const修饰的，所以在常量区，事实上这种说法也是错误的，因为并不是所有const修饰变量都在常量区，可以通过观察变量的地址得出：
不难发现const int j与int i都是放在栈上的，而p(指向常量字符串)是在常量区。在*之前，const修饰的是指针指向的内容，变量p本身(&p)还是在栈上的。
其次this指针也不可能在静态区，因为他既不是全局变量，也没有static修饰；同理只有malloc(), new… 出来的变量才会在堆上。所以this指针只能在栈上，也因为他是一个形参（有些编译器比如vs可能会用寄存器存储（因为this可能会被频繁调用，所以以此来提高运行效率））。
2. this指针可以为空吗？
哪么便有这么一个问题：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 Print() { cout << "Print()" << endl; } private: int _a; }; int main() { A* p = nullptr; p->Print(); //(*p).PrintA(); ---- question 2 return 0; }此程序是可以正常运行的。成员函数不在对象中，所以p->Print()并不会解引用(通俗点理解解引用：到对应的空间去找)！ Print()的地址是在编译时确定的，如果p->_a++(若_a为public)便会去解引用，即会去p所对应的地址空间找到_a，然后++。
问题二处程序也是正常运行，同样的道理成员函数不存在对象中，所以虽然写成(*p).，但是任不需要解引用。从汇编角度，两者是完全相同的！
p->的作用是将p的地址作为形参传递给成员函数，即this指针。 而传递空指针是没问题的。
// 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(A* const this) void PrintA() { //cout << this->_a << endl; cout << _a << endl; } private: int _a; }; int main() { A* p = nullptr; p->PrintA(); return 0; }此程序会运行崩溃。因为在PrintA()内部对空指针this解引用了（_a=> this->_a）。
1.2 this指针的特性
this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。只能在“成员函数”的内部使用this指针本质上是“成员函数”的形参，当对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给this形参。所以对象中不存储this指针。this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传。
1.3. C语言和C++实现Stack的对比
C语言实现 typedef int DataType; typedef struct Stack { 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; }可以看到，在用C语言实现时，Stack相关操作函数有以下共性：
每个函数的第一个参数都是Stack*函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL函数中都是通过Stack*参数操作栈的调用时必须传递Stack结构体变量的地址结构体中只能定义存放数据的结构，操作数据的方法不能放在结构体中，即数据和操作数据的方式是分离开的，而且实现上相当复杂一点，涉及到大量指针操作，稍不注意可能就会出错。
C++实现 typedef int DataType; class Stack { public: void Init() { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3); if (nullptr == _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 = nullptr; _capacity = 0; _size = 0; } } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType)); if (temp == nullptr) { 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; }C++中通过类可以将数据 以及 操作数据的方法进行完美结合，通过访问权限可以控制哪些方法在类外可以被调用，即封装，在使用时就像使用自己的成员一样，更符合人类对一件事物的认知。而且每个方法不需要传递Stack*的参数了，编译器编译之后该参数会自动还原，即C++中 Stack *参数是编译器维护的，C语言中需用用户自己维护。
二、类的6个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。
空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。
默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。
class Date{}; 1
三、构造函数
3.1 概念
对于文章开头处的Date类，可以通过 InitDate()公有方法给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？
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。
3.2 特性
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。
其特征如下：
函数名与类名相同。无返回值。 (不是void，而是就不需要写)对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。构造函数可以重载。 class Date { public: //1. 无参构造函数 Date() {} //2. 带参构造函数 Date(int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year; int _month; int _day; }; void TestDate() { Date d1; // 调用无参构造函数 Date d2(2024, 6, 19); // 调用带参的构造函数 // 注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明 // 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象 // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?) Date d3(); }解答：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的数据类型，如：int/char...，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。
class Time { public: Time(int hour = 24, int minute = 0, int second = 0) { cout << "构造函数：Time()" << endl; _hour = hour; _minute = minute; _second = second; } private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { public: void Print() { cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: //基本类型（内置类型） -> 随机值 int _year; int _month; int _day; //C++11以后版本，可以在成员变量声明时给默认值！！ //int _year = 2024; //int _month = 6; //int _day = 19; //自定义类型 -> 调用自己的默认成员函数 Time _t; }; int main() { Date d1; d1.Print(); return 0; }
事实上自定义类型的尽头还是内置类型。自定义类型既是内置类型和自定义类型(可无)组合，最后还是需要我们来初始化的！
注意：C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。
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。 （不传参就可以调用的构造函数） class Date { public: Date() { _year = 1900; _month = 1; _day = 1; } Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 9) { _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year; int _month; int _day; }; // 以下测试函数能通过编译吗？ int main() { Date d1; return 0; }显然是不可以的，全缺省的构造函数和无参构造函数都属于默认构造函数，同时只能存在一个，不然会引起歧义，两者都可以使用Date d1来调用构造函数！
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