【C++类和对象】类和对象的引入（上）

💞💞 前言

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1.面向过程与面向对象

• 面向过程和面向对象是两种不同的编程方式。
  
• 面向过程编程是一种以过程为基础的编程方式，它将问题分解为一系列的步骤和操作，通过定义和调用函数来实现程序的功能。面向过程强调程序的执行顺序和各个步骤之间的数据传递。
  

面向对象编程是以对象为基础的编程方式，它将问题抽象为一组对象，并通过定义对象的属性和方法来描述对象的特征和行为。面向对象强调对象之间的交互和消息传递，通过定义类和创建对象来实现程序的功能。

例如下图：

• 面向过程和面向对象有各自的优缺点和适用场景。面向过程可以更直观地描述问题的步骤和流程，适用于简单的、线性的问题。而面向对象可以更好地组织和管理复杂的问题，提供了更高的可重用性和扩展性。
  
• 面向过程和面向对象在实际编程中常常结合使用。面向对象编程可以将复杂的问题分解为多个简单的模块，每个模块使用面向过程的方式来实现。这种结合使用的方式称为面向对象程序设计（OOP）。
  

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：之前在数据结构专栏中，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：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
struct Stack
{
  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;
  }
  void Push(const DataType& data)
  {
    // 扩容
    _array[_size] = data;
    ++_size;
  }
  DataType Top()
  {
    return _array[_size - 1];
  }
  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 << s.Top() << endl;
  s.Destroy();
  return 0;
}

结果如下：

上面结构体的定义C++更喜欢用class来代替struct

3.类的定义

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

• 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。
   例如：
   

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::
   例如：
   
   一般情况下，更期望采用第二种方式。

• 成员变量命名规则的建议：

// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
class Date
{
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，主要看公司要求。一般都一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行

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

1. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
2. 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

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。

封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。 对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。

• 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。

例如：

class Person
{
public:
 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
void Person::PrintPersonInfo()
{
 cout << _name << " "<< _gender << " " << _age << endl;
}

【C++类和对象】类和对象的引入（下）：https://developer.aliyun.com/article/1496860