【C++航海王：追寻罗杰的编程之路】类与对象你学会了吗？(上)

目录

1 -> 面向过程与面向对象的初步认识

2 -> 类的引入

3 -> 类的定义

4 -> 类的访问限定符及封装

4.1 -> 访问限定符

4.2 -> 封装

5 -> 类的作用域

6 -> 类的实例化

7 -> 类对象模型

7.1 -> 如何计算类对象的大小

7.2 -> 类对象存储方式的猜测

7.3 -> 结构体内存对齐规则

8 -> this指针

8.1 -> this指针的引出

8.2 -> this指针的特性

8.3 -> C语言和C++实现Stack的对比

1 -> 面向过程与面向对象的初步认识

• 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。
• C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事拆分成不同的，靠对象之间的交互完成。

  模拟一个做饭的场景：

  

  在C语言中，我们可以定义一个主函数，然后按照面向过程的思路，将做饭的各个步骤拆分成不同的函数，每个函数负责一个特定的任务，比如洗菜、切菜、烧火、炒菜等。在主函数中按照顺序调用这些函数来完成整个做饭过程。在这种方式下，我们需要手动管理各个步骤之间的数据传递和调用顺序。

  

  在C++中，我们可以定义一个名为"Chef"的类，这个类可以包含一些属性和方法，比如"洗菜"、"切菜"、"烧火"、"炒菜"等。每个方法可以用来执行特定的任务，还可以采用封装性，将一些私有属性和方法隐藏起来。我们可以实例化一个"Chef"对象，然后调用对象的方法来完成整个做饭过程。此外，我们还可以使用继承和多态性来扩展做饭的能力，比如可以创建一个"ChineseChef"类来继承"Chef"类，并且扩展了一些中式烹饪的方法。

  2 -> 类的引入

  C语言结构体中只能定义变量，而在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。

  比如实现栈：

  #include 
  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 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;
  }

  可以看到，在用C语言实现时，Stack相关操作函数有以下共性：

  • 每个函数的第一个参数都是Stack*；
  • 函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL；
  • 函数中都是通过Stack*参数操作栈的；
  • 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++实现：

    #include 
    using namespace std;
    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。

    ---

    感谢大佬们的支持！！！互三啦