1.面向过程和面向对象的区分

        我们之前都是用C语言写的代码,我们知道C语言是一个面向过程的语言,但是现在我们学的时C++,我们都知道C++是一种面向对象的语言,那么什么叫面向过程?什么叫面向对象呢?

这里我们来举个例子:

        比如我们是开饭店的，客人点了一道菜，我们完成这道菜,我们需要进行,洗菜，切菜，起锅，炒菜，装盘，端盘，上菜这几部,而这个就是一个过程,C语言就是面向过程的,关注过程,通过分析步骤,然后以此调用函数依次去解决问题。

        而如果是C++就不一样了C++是面向的对象的语言，它关注的是对象，把一件事拆分成对象通过不同的对象来解决问题。比如上面的问题,其实就是做菜和上菜，厨师进行洗菜，切菜，起锅，炒菜，装盘，服务员进行端盘，上菜。整个过程就是初始和服务员之间的交互，服务员不用关心菜是怎么做的，厨师不用关心怎么上菜。只需要知道厨师做菜，服务员上菜就行。这种就是面向对象。

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： 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。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义栈结构体
typedef struct Stack 
{
    int *data; // 存储数据的数组
    int top;   // 栈顶指针
    int size;  // 栈的最大容量
} Stack;

// 初始化栈
Stack* initStack(int size) 
{
    Stack *stack = (Stack *)malloc(sizeof(Stack));
    stack->data = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    stack->top = -1;
    stack->size = size;
    return stack;
}

// 判断栈是否为空
int isEmpty(Stack *stack) 
{
    return stack->top == -1;
}

// 判断栈是否已满
int isFull(Stack *stack) 
{
    return stack->top == stack->size - 1;
}

// 入栈
void push(Stack *stack, int value) 
{
    if (isFull(stack)) 
    {
        printf("栈已满，无法入栈");
        return;
    }
    stack->data[++stack->top] = value;
}

// 出栈
int pop(Stack *stack) 
{
    if (isEmpty(stack)) 
{
        printf("栈为空，无法出栈");
        return -1;
    }
    return stack->data[stack->top--];
}

// 获取栈顶元素
int peek(Stack *stack) 
{
    if (isEmpty(stack)) 
    {
        printf("栈为空，无法获取栈顶元素");
        return -1;
    }
    return stack->data[stack->top];
}

// 销毁栈
void destroyStack(Stack *stack)
{
    free(stack->data);
    free(stack);
}

int main() 
{
    Stack *stack = initStack(5);
    push(stack, 1);
    push(stack, 2);
    push(stack, 3);
    printf("栈顶元素：%d", peek(stack));
    printf("出栈元素：%d", pop(stack));
    printf("栈顶元素：%d", peek(stack));
    destroyStack(stack);
    return 0;
}

C++

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个结构体表示栈
struct Stack {
    int top; // 栈顶指针
    int capacity; // 栈的容量
    int* array; // 存储栈元素的数组
};

// 创建一个指定容量的栈
Stack* createStack(int capacity) {
    Stack* stack = new Stack();
    stack->top = -1; // 初始化栈顶指针为-1，表示栈为空
    stack->capacity = capacity; // 设置栈的容量
    stack->array = new int[capacity]; // 分配内存空间存储栈元素
    return stack;
}

// 判断栈是否已满
bool isFull(Stack* stack) {
    return stack->top == stack->capacity - 1;
}

// 判断栈是否为空
bool isEmpty(Stack* stack) {
    return stack->top == -1;
}

// 向栈中添加元素
void push(Stack* stack, int item) {
    if (isFull(stack)) {
        cout << "栈已满，无法添加元素" << endl;
        return;
    }
    stack->array[++stack->top] = item; // 将元素添加到栈顶，并更新栈顶指针
}

// 从栈中弹出元素
int pop(Stack* stack) {
    if (isEmpty(stack)) {
        cout << "栈为空，无法弹出元素" << endl;
        return INT_MIN;
    }
    return stack->array[stack->top--]; // 返回栈顶元素，并更新栈顶指针
}

// 查看栈顶元素
int peek(Stack* stack) {
    if (isEmpty(stack)) {
        cout << "栈为空，无法查看顶部元素" << endl;
        return INT_MIN;
    }
    return stack->array[stack->top]; // 返回栈顶元素，不更新栈顶指针
}

int main() {
    Stack* stack = createStack(5); // 创建一个容量为5的栈

    push(stack, 1); // 向栈中添加元素1
    push(stack, 2); // 向栈中添加元素2
    push(stack, 3); // 向栈中添加元素3
    push(stack, 4); // 向栈中添加元素4
    push(stack, 5); // 向栈中添加元素5

    cout << "栈顶元素为：" << peek(stack) << endl; // 输出栈顶元素

    pop(stack); // 弹出栈顶元素
    pop(stack); // 弹出栈顶元素

    cout << "栈顶元素为：" << peek(stack) << endl; // 输出栈顶元素

    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

类的定义我们一般class定义

class className//类名
{
// 类体：由成员函数和成员变量组成
};  // 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。

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
public:
    //介绍
    void introduce() 
    {
        cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
    }
public:
    string _name;//姓名
    int _age;//年龄
    string _gender;//性别

};

class Person {
public:
    //介绍
    void introduce() 
public:
    string _name;//姓名
    int _age;//年龄
    string _gender;//性别

};

​

​
//定义放在实现文件夹里,Person.cpp
#include"Person.h"
void Person:: introduce() 
{
    cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
}

​

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

5.类的作用域

​
class Person {
public:
    //介绍
    void introduce() 
public:
    string _name;//姓名
    int _age;//年龄
    string _gender;//性别

};

​

​

void Person:: introduce() 
{
    cout << "-" << _name << "-" << _age << "-" << _gender << endl;
}

​

​

6.类的实例化

1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个类，来描述具体学生信息。

2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象 占用实际的物理空间，存储类成员变量 。

上面我们声明了这样一个类

class Person {
public:
    //介绍
    void introduce() 
public:
   char* _name;//姓名
    int _age;//年龄
   char* _gender;//性别

};

​

但是我们如果运行这样一段代码，它能正常运行吗？

int main()
{
 Person._age = 20;
 return 0;
}

当然是不行的，运行结果：

 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”

3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象才能实际存储数据，占用物理空间

7.类的对象大小的计算

7.1 如何计算类对象的大小

class A
{
public:
void PrintA()
{
   cout<<_a<<endl;
}
private:
char _a;
};

在C++中，可以使用sizeof运算符来计算类对象的大小。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    void PrintA() {
        cout << _a << endl;
    }
private:
    char _a;
};

int main() {
    A a;
    cout << "A对象的大小为：" << sizeof(a) << "字节" << endl;
    return 0;
}

输出结果为：

A对象的大小为：1字节

需要注意的是，sizeof运算符返回的是对象占用的内存大小，而不是对象的成员变量所占用的内存大小。因此，如果类中有指针成员变量，那么sizeof运算符返回的结果可能会比实际占用的内存大小要大。

但是类的大小是怎么算的呢？其实类的大小就是其内部成员所占的空间，具体算法类似结构体，考虑内存对齐。不懂的同学可以去看：结构体的初步理解-CSDN博客

接下来我们思考这个问题

计算下面这个类的大小

​class A
{
};

​

​​#include <iostream>
using namespace std;

class A {
};

int main() {
    A a;
    cout << "A对象的大小为：" << sizeof(a) << "字节" << endl;
    return 0;
}

运行结果：

A对象的大小为：1字节

为什么空类的大小也是1字节呢？

C++标准规定，空类的大小为1字节。这是为了确保每个类实例都有唯一的内存地址，即使该类不包含任何成员数据或函数。这样的设计允许类的实例被创建和操作，同时满足对象需要具有唯一地址的基本要求。

7.2 结构体内存对齐规则

1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。

2. 其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。

注意：对齐数 = 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。

VS中默认的对齐数为8

3. 结构体总大小为：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小）的整数倍。

4. 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。

8.类成员函数的this指针

8.1 this指针的引出

class Date
{ 
public:
 void Init(int year, int month, int day)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 void Print()
 {
 cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
 }
private:
 int _year;     // 年
 int _month;    // 月
 int _day;      // 日
};
int main()
{
 Date d1, d2;
 d1.Init(2022,1,11);
 d2.Init(2022, 1, 12);
 d1.Print();
 d2.Print();
 return 0;
}

typedef int DataType;
typedef struct Stack
{
 DataType* array;
 int capacity;
 int size;
}Stack;
void StackInit(Stack* ps)
{
 assert(ps);
 ps->array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
 if (NULL == ps->array)
 {
 assert(0);
 return;
 }
 ps->capacity = 3;
 ps->size = 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
 assert(ps);
 if (ps->array)
 {
 free(ps->array);
 ps->array = NULL;
 ps->capacity = 0;
 ps->size = 0;
 }
}
void CheckCapacity(Stack* ps)
{
 if (ps->size == ps->capacity)
 {
 int newcapacity = ps->capacity * 2;
 DataType* temp = (DataType*)realloc(ps->array, 
newcapacity*sizeof(DataType));
 if (temp == NULL)
 {
 perror("realloc申请空间失败!!!");
 return;
 }
 ps->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;
}

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;
}