一、前言

从本文开始，我们就要正式来学习C++中的类和对象了，本文我将带你一步步从C语言的结构体struct到C++的类class，真正搞懂有关C++的==面向对象的三大特征之一 —— 封装==

• 作为读者，可能你正在学习C语言，亦或者已经开始学习C++了，也有可能你是一位C++的资深开发者或者其他领域的从业人员。不过这没关系，都不会影响你阅读本文:book:
• 可能你了解过面向对象的一些语言，像Java、C#、python这些，也知道C++里面也有面向对象的一些思想，但是呢为何又可以写一些C语言的代码，C语言大家一定都学过，是一门面向过程的语言，可是为何C++也可以跑C语言的代码呢？

现在，我提出以下这几个问题，看看你是否都了解👇

• C++是一门面向对象的语言吗？它和面向过程有什么联系？
• 面向对象的三大特征为：封装、继承、多态，你真的有去好好了解过什么是类的封装吗？它的好处在哪里？
• 类和结构体之间似乎很像，它们存在什么关联吗？
• this指针了解多少？存放在哪里？是用来干嘛的？

接下去，就让我们带着疑惑，再度出发，好好地探一探这些知识，可能内容会比较多，但我会尽量用生动的语言和图文并茂的方式，结合一些生活中的实际场景，让你更好地理解每个知识点🤔

二、面向过程与面向对象

👉对于C语言而言，它完全是一门【面向过程】的语言。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

👉对于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。

• 可是呢，C++为了兼容C，并没有完全面向对象，所以你才可以在一些C++的编译器上去写一些C语言的代码

可是面向过程和面向对象它们之间的区别到底是怎样的呢？可以通过一个在我们生活中最普遍的例子来说明一下

• 若是现在公司要你写一个==外卖订餐系统==，你呢只会C语言和C++，此时若你使用C语言去写的话关注的就是从用户下单到商家接单，最后到骑手送单这整个过程该如何去实现；
• 但如果你使用的是C++这样具有面向对象的语言去编写的话，那此时你要关注的就是各个对象之间会发生什么关系，对象有【用户】、【商家】、【骑手】这三个，那此时你要考虑的就是用户下单到商家接单，最后到骑手送单，它们之间是谁和谁之间发生关系

三、结构体与类

1、C++中结构体的变化

• 之前在C语言中，我们去定义一个结构体都是这么去写的，例如说这里有一个链表结点的结构体，一个是数据域，一个是指针域

struct ListNode {
  int val;
  struct ListNode* next;    
};

• 在C++中，我们也可以这么去写，上面说到过C++兼容C，可是呢有一处却可以发生变化。也就是在定义这个指针域的时候，可以不需要再写struct了

struct ListNode {
  int val;
  ListNode* next;   
};

• 通过下面两幅图的对比就可以很清楚地看在C++中确实在使用结构体的时候不需要再去写一遍struct这个关键字了，直接使用定义出来的结构体即可；但是在C语言中没有这样的规定，所以是一定要写的

• 不过C++相较于C语言可不只是多了这一点，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【但是这在C语言中，是不被允许的】

知道了上面这些，其实就可以回忆我们之前在数据结构中写过的很多代码，在结构体中只是定义了一些成员变量，具体的函数都是写在结构体外，那现在知道了C++可以这么去做的话，是否可以将这些函数都写到结构体内来呢？我们来试试看👇

2、C++中结构体的具体使用

下面我要使用C++去实现一个栈，如果有忘记的小伙伴可以再去回顾一下栈的一些知识

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;
};

• 可以看到，虽然这个栈是使用C++去实现的，但其实和C语言没有什么大致的区别，只是将这些接口函数放到了结构体中而已。那此时便有同学问：==这些变量为什么可以放在下面，不应该在函数的上面就定义出来吗？==这点要注意了，这是在一个结构体中，而不是外界的普通程序，不会像我们之前那样需要先定义变量然后再去使用它，编译器需要一个向上查找的过程
• 在C++的结构体中，这个【成员变量】可以定义在结构体 / 类的任何地方，你在何处去进行引用都是可以的

定义出来这么一个栈的结构体之后，我们就可以去使用了👇

• 在C++中，调用一个数据结构的算法接口不是像C语言必须要传入当前定义出来变量的地址，因为这些算法接口直接定义在了结构体中，那一定可以知道这个是属于谁的。所以仔细观察其实可以看出，原本我以C语言实现【栈】的时候在每个算法接口前面都是有Stack，但是在C++这一块，我却一个都没有加，这就是因为==它们一定是属于【栈】的接口算法，而不是其他数据结构：队列、链表、二叉树==
• 那要如何去调用这个接口算法呢，很简单，回忆我们在结构体章节所学习的，如何去访问结构体中的成员，就可以知道是使用.这个操作符，然后传入对应的参数即可

int main()
{
  Stack s;
  s.Init(10);
  s.Push(1);
  s.Push(2);
  s.Push(3);
  cout << s.Top() << endl;
  s.Destroy();
  return 0;
}

来看一下运行结果:computer:

通过上面所写，使用C++去代替实现之前使用C语言写的【栈】时，发现完全没问题，这下你应该可以进一步了解为何C++兼容C了，不过呢在C++中，这样变量和函数存放在一起的结构我们不叫做结构体，而叫做【类】，可是对于类来说，在C++中也不常使用struct这个关键字来定义，而是使用[class]

3、结构体 --> 类

语法格式：

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

【注】：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

知道了一个类长什么样，接下去我们来聊聊一个类该如何去进行规范的定义

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

• 这也就是我们上面讲到过有关【栈】的这种定义，只需要将struct换成class即可，这种类的定义方式简单粗暴，也是我们平常用得最多的，自己练习代码可以直接这样使用，但其实在日常项目的开发中，不建议大家这样使用❌

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::

• 重点来讲一讲这一种，这也叫做多文件形式的编写，之间在C语言的学习中我们写的【扫雷】和【三子棋】也是使用的这种分文件编写，如果不了解的读者一定要学会这种思想，在日常企业的开发中是经常使用到的

==stack.h==

#pragma once
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
typedef int DataType;
struct Stack
{
  void Init(size_t capacity);
  void Push(const DataType& data);
  DataType Top();
  void Destroy();
  DataType* _array;
  size_t _capacity;
  size_t _size;
};

==stack.cpp==

#include "stack.h"
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;
  }
}

==test.cpp==

#include "stack.h"
int main()
{
  Stack s;
  s.Init(10);
  s.Push(1);
  s.Push(2);
  s.Push(3);
  cout << s.Top() << endl;
  s.Destroy();
  return 0;
}

• 以上就是有关C++中类的分文件编写格式，其实和C语言的函数也相差不太多，不过从下图可以看出，似乎是出了点什么问题🤨

• 这就是在上面说到的：成员函数名前需要加类名::，我们在命名空间的讲解中有说到过有关【作用域】的概念，在C++中，对于一个类体而言，其实就属于一个作用域，将成员变量和成员函数包含在里面。那么此时要在另一个cpp的文件中访问这个类中定义的成员变量的话也就是访问Stack作用域中的内容，就要加上【域作用限定符::】，就像下面这样

成员变量命名规则

最后再来普及一点，你可以自己观察我上面在写【栈】的时候对成员变量的命名形式，前面都加上了_，可能你看起来会很别扭，但这却是比较规范的一种定义形式

• 其实你可以去看一看库里面一些变量的命名方式，很多都是采用这种下划线的方式进行，原因其实就在于避免造成【成员变量】和【形参】的命名冲突从而引发歧义

• 可以看到，我在下面写了一个日期类，通过Init()这个函数对类中的成员变量去进行一个初始化，观察【成员变量】和【形参】可以发现我故意将它们写成了一样的,此时调用函数进行初始化操作的时候会发生什么呢？

class Date {
public:
  void Init(int year, int month, int day)
  {
    year = year;
    month = month;
    day = day;
  }
  int year;
  int month;
  int day;
};

通过观察可以发现，若是【成员变量】和【形参】的名字一样的话，其实这个时候就会造成歧义，初始化的就不是当前这个对象的成员变量了，如果你自己观察就可以发现，命名一样的话，在VS中二者的字体都会变淡，这其实就是VS在提示你这样的做法其实是无效的❌

那要如何命名才是最规范的呢？

• 这个其实我说了不算，要看你实际的开发的地方是如何规定的，如果是你自己的做开发的话，那建议就是【成员变量】改成_变量名或者是m_变量名，但如果你在公司里面的话，内部是如何规定的你怎么做就行了，这个没有强制，只要别造成相同即可
• 但是你一定在某些地方见过this->year  = year这种写法，确实这也可以，这里面就用到了C++类和对象中很重要的一块叫做【this指针】，这里先不做详解，见最后一个模块哦😗

this->year = year;
this->month = month;
this->day = day;