C++（类与对象）详解 - 1（上）

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。

在面向过程的设计中，我们可能会定义一系列函数来执行上述每个步骤。每个函数可能会接受一些参数（如衣物列表、洗衣粉数量等）并返回一些结果（如洗涤完成时间、烘干后的干衣服列表等）。数据（如衣物和洗衣粉）可能会在这些函数之间传递，而函数之间的关系是松散的，通过参数和返回值来传递数据。

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。

在用洗衣机洗衣服时一共有四个对象：人，洗衣机，洗衣粉，衣服。

整个洗衣服的过程： 人将衣服放进洗衣机，倒入洗衣粉，，启动洗衣机，洗衣机就会完成洗衣过程并且甩干。

整个过程主要是：人，洗衣机，洗衣粉，衣服四个对象之间交互完成的，人不需要关心洗衣机具体是如何洗衣服的，是如何甩干的。

1. 在面向过程的洗衣服过程中，我们将整个过程拆分为一系列的函数，数据在函数之间传递。
2. 而在面向对象的洗衣服过程中，我们将整个过程看作洗衣机对象和衣物对象之间的交互，每个对象封装了自己的数据和方法，通过方法调用来实现交互。两种方式在解决问题和组织代码时有不同的优势和适用场景。

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:

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;
}

上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。

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。

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::

注意：一般情况下，在实际工作中更多的是采用第二种方式，更便于管理

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;
  }

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

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

示例：

class Date
{
public:
  //显示日期信息
  void Print()
  {
    cout << _year << '/' << _month << '/' << _day << endl;
  }
private:
  int _year=2023;//年
  int _month=12;//月
  int _day=31;//日
};
int main()
{
  Date d1;
  d1.Print();
  d1._year;//该代码会报错
  return 0;
}

当我们用d1访问Print函数时能够正常访问：

而当我们尝试去访问Date类中的私有成员时，编译器就会报错：

【面试题】

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。