前言

        前面我们讲了C语言的基础知识，也了解了一些数据结构，并且讲了有关C++的命名空间的一些知识点以及关于C++的缺省参数、函数重载，引用 和 内联函数。也相信大家都掌握的不错，接下来博主将会带领大家继续学习有关C+＋比较重要的知识点——类和对象。下面话不多说坐稳扶好咱们要开车了。

一、类和对象的历史由来

       C++中类和对象的历史由来可以追溯到C++的前身——C语言C语言是一种面向过程的编程语言，它强调程序的过程和函数的调用。然而，随着软件开发的复杂性增加，人们意识到需要更高级的编程模型来处理更大规模的项目。

       在1970年代，面向对象编程 (object-OrientedProgramming，简称OOP)开始引起人们的关注。AlanKay被认为是面向对象的先驱之一，他在1970年代初提出了Smalltalk语言，这是世界上第一种完全面向对象的编程语言。

       C++的设计师Bjarne Stroustrup受到Smalltalk的影响，在1980年代早期开始着手开发一个面向对象的扩展C语言。他在C语言的基础上添加了类 (class)和对象(object)的概念，使得程序员可以使用高级的面向对象编程方法进行开发。

       Stroustrup的工作最终在1983年的C++发布了第一个版本C++从C语言继承了大部分语法和特性，并在其基础上添加了面向对象编程的支持。

       在C++中，类是面向对象编程的核心概念。一个类定义了-组数据和操作这些数据的方法。类可以看作是对象的蓝图或模板，描述了对象应该具有的属性和行为。

       对象是类的实例化。当使用类时，我们可以创建一个或多个对象，每个对象都有自己的状态和行为。对象可以将具体的数据存储在类的数据成员中，并通过类的成员函数来操作这些数据。

       通过引入类和对象的概念，C++提供了一种更高级的编程模型，使程序员能够更好地组织和管理代码。面向对象编程的主要优势在于它提供了封装、继承和多态等特性，可以提高代码的可重用性、可维护性和扩展性。

二、面向过程和面向对象的初步认识

       面向过程(Procedural Programming)和面向对象 (Object-Oriented Programming)是两种不同的编程思想和方法。

       面向过程是一种基于任务的编程范式，它将程序视为一系列顺序执行的步骤或过程，并通过合适的数据结构来处理数据。在面向过程编程中，程序的主要逻辑是由一系列函数或过程定义的，这些函数或过程接受输入数据并产生输出结果。它将问题分解为若干个模块，每个模块按照特定的顺序执行，最后得到问题的解决方案。面向过程编程通常关注解决问题的步骤和过程。

       面向对象是一种基于对象的编程范式，它将程序视为一组相互作用的对象集合。在面向对象编程中，问题的解决方案由对象之间的交互和消息传递来实现。每个对象都有自己的状态和行为，对象之间通过方法调用相互交互，共同解决问题。面向对象编程强调程序的组织结构和模块化，以及封装、继承和多态等概念

       面向过程和面向对象都有各自的优势和适用场景。面向过程适合于一些简单的问题和算法，它通常比较直观和高效。而面向对象更适合于大型、复杂的系统开发，它能够提高代码的可维护性和可重用性，并且能够更好地模拟现实世界的问题。

       总的来说，面向过程关注步骤和过程，面向对象关注对象和交互根据具体的需求和问题，选择合适的编程思想和方法可以更好地解决相应的问题。

三、类

1.引子

       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（详细介绍），结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，会发现struct中也可以定义函数这就是C++中的“类”

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;
}

上面结构体的定义（C++模式下定义），在C++中更喜欢用class（类）来代替。

2.类的定义

       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。

class className   // class为定义类的关键字，ClassName为类的名字
{
    // 类体：由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号

       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: :

3.类的访问限定符及封装

       ⭕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。

🚩访问限定符解释说明

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

🚩struct 与 class 的区别

在C++中，struct和class的主要区别可以总结三点，具体如下：

1. 默认访问级别：

  - struct的成员默认是公共的（public），可以在外部访问。

  - class的成员默认是私有的（private），只能在类内部访问。

2. 继承权限（默认的继承方式）：

  - struct默认是公共继承（public inheritance），基类中的公共、受保护和私有成员在派生类中访问权限保持不变。

  - class默认是私有继承（private inheritance），基类中的公共和受保护成员在派生类中变为私有成员。

3. 成员函数访问权限：

  - struct的成员函数默认是公共的，可以在外部访问。

  - class的成员函数默认是私有的，只能在类内部访问。

       除了上述的区别，struct和class在其他方面是相似的，比如它们都可以拥有构造函数、析构函数、静态成员、友元等。此外，从语法角度来看，在定义成员变量和成员函数时，struct和class使用的语法是一样的。

       需要注意的是，这些默认行为可以通过指定访问修饰符来改变，因此可以在struct中使用私有成员，也可以在class中使用公共成员。然而，使用struct和class时的惯例和编程风格不同，通常struct更常用于表示纯粹的数据结构，而class则更常用于面向对象的编程，并且强调封装和数据隐藏的概念。

       ⭕封装

       🚩封装的概念

       在C++中，封装（Encapsulation）是一种面向对象编程的重要概念，它用于将数据和操作数据的函数（即成员函数）组合在一起，形成一个类（class）。封装在编程中的主要目标是隐藏类的内部实现细节，只暴露必要的接口给外部使用，以提高代码的可维护性、可重用性和安全性。

       封装通过将数据成员声明为私有（private）或受保护（protected），并将成员函数声明为公共（public）或受保护（protected）来实现。私有成员只能在类的内部访问，外部无法直接访问；公共成员可以在类的外部访问。

       🚩封装的优点

⭕数据隐藏：私有成员对外部是不可见的，防止了直接访问或修改类的数据，确保了数据的安全性。

⭕接口统一性：公共成员函数提供了类的统一接口，外部只需通过这些接口操作类的数据，不必知晓具体实现细节。

⭕代码隔离：类的内部实现细节可以独立于外部代码进行修改，不会影响外部代码的正确性。

⭕代码复用：封装可促进模块化设计，将类的实现细节隐藏起来，可以方便地复用类的接口而不必关心内部实现。

       通过良好的封装，可以实现代码的模块化和抽象，隐藏类的内部细节，降低了代码的耦合性和维护成本，同时提高了代码的可读性和安全性。

       ⭕面向对象的三大特性（封装、继承、多态）

1. 封装（Encapsulation）

       封装是将数据和操作数据的函数（即成员函数）封装在一个类中，通过将数据成员声明为私有（private）或受保护（protected），并将成员函数声明为公共（public）或受保护（protected），来实现对成员的访问控制。封装隐藏了类的内部实现细节，只暴露必要的接口给外部使用，提高了代码的可维护性、可重用性和安全性。

2. 继承（Inheritance）

       继承是一种机制，它允许我们创建新的类（称为派生类或子类），从一个已有的类（称为基类或父类）继承属性和行为。派生类可以通过继承来获得基类的数据成员和成员函数，并且还可以添加自己的额外成员或重新定义基类的成员。继承实现了代码的重用和层次化的类组织，提高了代码的灵活性和可扩展性。

3. 多态（Polymorphism）

      多态是指同一个操作可以在不同的对象上产生不同的行为。多态通过继承和虚函数（Virtual Function）来实现。当基类的指针或引用指向派生类的对象时，通过虚函数的动态绑定机制，可以在运行时决定调用哪个类的成员函数，实现了动态多态性。多态提高了代码的灵活性和可扩展性，使得代码更具有可读性和可维护性。

       ✅这三大特性共同构成了面向对象编程的基石，使得代码更易理解、维护和扩展。同时，它们也提供了更好的代码重用性和可组合性，使得面向对象编程成为一种强大而广泛应用的程序设计范式。