1.面向过程和面向对象的区分
我们之前都是用C语言写的代码,我们知道C语言是一个面向过程的语言,但是现在我们学的时C++,我们都知道C++是一种面向对象的语言,那么什么叫面向过程?什么叫面向对象呢?
这里我们来举个例子:
比如我们是开饭店的，客人点了一道菜，我们完成这道菜,我们需要进行,洗菜，切菜，起锅，炒菜，装盘，端盘，上菜这几部,而这个就是一个过程,C语言就是面向过程的,关注过程,通过分析步骤,然后以此调用函数依次去解决问题。
而如果是C++就不一样了C++是面向的对象的语言，它关注的是对象，把一件事拆分成对象通过不同的对象来解决问题。比如上面的问题,其实就是做菜和上菜，厨师进行洗菜，切菜，起锅，炒菜，装盘，服务员进行端盘，上菜。整个过程就是初始和服务员之间的交互，服务员不用关心菜是怎么做的，厨师不用关心怎么上菜。只需要知道厨师做菜，服务员上菜就行。这种就是面向对象。
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： 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。
我们用实现栈来举例子：
C
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 定义栈结构体
typedef struct Stack
{
int *data; // 存储数据的数组
int top; // 栈顶指针
int size; // 栈的最大容量
} Stack;
// 初始化栈
Stack* initStack(int size)
{
Stack *stack = (Stack *)malloc(sizeof(Stack));
stack->data = (int *)malloc(size * sizeof(int));
stack->top = -1;
stack->size = size;
return stack;
}
// 判断栈是否为空
int isEmpty(Stack *stack)
{
return stack->top == -1;
}
// 判断栈是否已满
int isFull(Stack *stack)
{
return stack->top == stack->size - 1;
}
// 入栈
void push(Stack *stack, int value)
{
if (isFull(stack))
{
printf("栈已满，无法入栈");
return;
}
stack->data[++stack->top] = value;
}
// 出栈
int pop(Stack *stack)
{
if (isEmpty(stack))
{
printf("栈为空，无法出栈");
return -1;
}
return stack->data[stack->top--];
}
// 获取栈顶元素
int peek(Stack *stack)
{
if (isEmpty(stack))
{
printf("栈为空，无法获取栈顶元素");
return -1;
}
return stack->data[stack->top];
}
// 销毁栈
void destroyStack(Stack *stack)
{
free(stack->data);
free(stack);
}
int main()
{
Stack *stack = initStack(5);
push(stack, 1);
push(stack, 2);
push(stack, 3);
printf("栈顶元素：%d", peek(stack));
printf("出栈元素：%d", pop(stack));
printf("栈顶元素：%d", peek(stack));
destroyStack(stack);
return 0;
}
C++
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个结构体表示栈
struct Stack {
int top; // 栈顶指针
int capacity; // 栈的容量
int* array; // 存储栈元素的数组
};
// 创建一个指定容量的栈
Stack* createStack(int capacity) {
Stack* stack = new Stack();
stack->top = -1; // 初始化栈顶指针为-1，表示栈为空
stack->capacity = capacity; // 设置栈的容量
stack->array = new int[capacity]; // 分配内存空间存储栈元素
return stack;
}
// 判断栈是否已满
bool isFull(Stack* stack) {
return stack->top == stack->capacity - 1;
}
// 判断栈是否为空
bool isEmpty(Stack* stack) {
return stack->top == -1;
}
// 向栈中添加元素
void push(Stack* stack, int item) {
if (isFull(stack)) {
cout << "栈已满，无法添加元素" << endl;
return;
}
stack->array[++stack->top] = item; // 将元素添加到栈顶，并更新栈顶指针
}
// 从栈中弹出元素
int pop(Stack* stack) {
if (isEmpty(stack)) {
cout << "栈为空，无法弹出元素" << endl;
return INT_MIN;
}
return stack->array[stack->top--]; // 返回栈顶元素，并更新栈顶指针
}
// 查看栈顶元素
int peek(Stack* stack) {
if (isEmpty(stack)) {
cout << "栈为空，无法查看顶部元素" << endl;
return INT_MIN;
}
return stack->array[stack->top]; // 返回栈顶元素，不更新栈顶指针
}
int main() {
Stack* stack = createStack(5); // 创建一个容量为5的栈
push(stack, 1); // 向栈中添加元素1
push(stack, 2); // 向栈中添加元素2
push(stack, 3); // 向栈中添加元素3
push(stack, 4); // 向栈中添加元素4
push(stack, 5); // 向栈中添加元素5
cout << "栈顶元素为：" << peek(stack) << endl; // 输出栈顶元素
pop(stack); // 弹出栈顶元素
pop(stack); // 弹出栈顶元素
cout << "栈顶元素为：" << peek(stack) << endl; // 输出栈顶元素
return 0;
}
上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。
3.类的定义
类的定义我们一般class定义
class className//类名
{
// 类体：由成员函数和成员变量组成
}; // 注意后面的分号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。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。
类的两种定义方式：
1. 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。
#include <iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
//介绍
void introduce()
{
cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
}
public:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
string _gender;//性别
};
2. 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 Person {
public:
//介绍
void introduce()
public:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
string _gender;//性别
};
//定义放在实现文件夹里,Person.cpp
#include"Person.h"
void Person:: introduce()
{
cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
}
一般情况下，更期望采用第二种方式。注意：讲解为了方便演示使用方式一定义类，大家后序工 作中尽量使用第二种。
4.类的访问限定符及封装
4.1 访问限定符
C++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户使用
【访问限定符说明】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)注意：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别
接下来思考一下这个问题:
C++中struct和class的区别是什么？
解答：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。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别。（后期讲到再说）
4.2 封装
面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
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？
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来和对象进行交互。
在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来 隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。
5.类的作用域
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。
class Person {
public:
//介绍
void introduce()
public:
string _name;//姓名
int _age;//年龄
string _gender;//性别
};
这里就需要要指定introduce是属于Person这个类域
void Person:: introduce()
{
cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
}
6.类的实例化
1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息。2. 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 。
上面我们声明了这样一个类
class Person {
public:
//介绍
void introduce()
public:
char* _name;//姓名
int _age;//年龄
char* _gender;//性别
};
但是我们如果运行这样一段代码，它能正常运行吗？
int main()
{
Person._age = 20;
return 0;
}当然是不行的，运行结果：
编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
Person类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。
3. 做个比方。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，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间
7.类的对象大小的计算
7.1 如何计算类对象的大小
class A
{
public:
void PrintA()
{
cout<<_a<<endl;
}
private:
char _a;
};在C++中，可以使用sizeof运算符来计算类对象的大小。
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:
void PrintA() {
cout << _a << endl;
}
private:
char _a;
};
int main() {
A a;
cout << "A对象的大小为：" << sizeof(a) << "字节" << endl;
return 0;
}
输出结果为：
A对象的大小为：1字节
需要注意的是，sizeof运算符返回的是对象占用的内存大小，而不是对象的成员变量所占用的内存大小。因此，如果类中有指针成员变量，那么sizeof运算符返回的结果可能会比实际占用的内存大小要大。
但是类的大小是怎么算的呢？其实类的大小就是其内部成员所占的空间，具体算法类似结构体，考虑内存对齐。不懂的同学可以去看：结构体的初步理解-CSDN博客
接下来我们思考这个问题
计算下面这个类的大小
class A
{
};
#include <iostream>
using namespace std;
class A {
};
int main() {
A a;
cout << "A对象的大小为：" << sizeof(a) << "字节" << endl;
return 0;
}
运行结果：
A对象的大小为：1字节
为什么空类的大小也是1字节呢？
C++标准规定，空类的大小为1字节。这是为了确保每个类实例都有唯一的内存地址，即使该类不包含任何成员数据或函数。这样的设计允许类的实例被创建和操作，同时满足对象需要具有唯一地址的基本要求。
7.2 结构体内存对齐规则
1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。注意：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。VS中默认的对齐数为83. 结构体总大小为：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小）的整数倍。4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
8.类成员函数的this指针
8.1 this指针的引出
我们先来定义一个日期类 Date
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.Init(2022,1,11);
d2.Init(2022, 1, 12);
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}
对于上述类，有这样的一个问题：
Date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 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。
8.2 this指针的特性
1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。2. 只能在“成员函数”的内部使用3. 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。4. 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，不需要用户传递
编译器处理内部成员隐含的this指针
8.3 C和CPP实现栈的差别
C语言
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;
}我们不难发现：
在用C语言实现时，Stack相关操作函数有以下共性：1.每个函数的第一个参数都是Stack*2.函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL3.函数中都是通过Stack*参数操作栈的3.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++
typedef int DataType;
class Stack
{
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;
}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那些方法在 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
思路部分来源：比特就业课
感谢支持！！！
