【C++初阶】第二站:类与对象(上) -- 上部分
前言:
C++学习的第二站：类和对象(上)文章的上半部分,知识点:面向过程和面向对象初步认识、类的引入、类的定义、类的访问限定符及封装、类的作用域、类的实例化.
目录
面向过程和面向对象初步认识
类的引入
类的定义
类的访问限定符及封装
访问限定符
封装
类的作用域
类的实例化
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. 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.
就拿洗衣服来说:
C语言更注重的是解决问题的过程,洗完一件衣服，需要经历以下过程:
而C++更注重的是在解决问题的过程中的对象个体是什么，对象起的不同作用又是什么，这个对象又是属于什么类，重点关注这些，而不是关注处理事件的过程。
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:
struct Stack
{
//成员变量
int* a;
int top;
int capacity;
};
现在以C++方式实现,会发现struct中也可以定义函数:
struct Stack
{
//成员函数
void Init()
{
a = nullptr;
top = capacity = 0;
}
void Push(int x)
{
//...
}
//成员变量
int* a;
int top;
int capacity;
};C++兼容C语言,结构用法,可以继续使用,同时struct也升级成了类:
1.结构体类不仅可以包含成员变量，也可以包含成员函数
2.这个结构体的名称可以像类一样作为数据类型使用
C语言创建对象，实现传参,C语言不能将数据类型直接写成Stack，需要改名的话用到typedef：
void StackInit(struct Stack* ps)
{
//...
}
void StackPush(struct Stack*ps,int x)
{
};
int main()
{
//C语言写法
struct Stack st1;//数据类型struct Stack
StackInit(&st1);
StackPush(&st1,1);
StackPush(&st1,2);
return 0;
}C++创建对象，访问类中的成员，注意可以直接把结构名Stack当成类名：
struct Stack//(结构名)
{
//成员函数
void Init()
{
a = nullptr;
top = capacity = 0;
}
void Push(int x)
{
//...
}
//成员变量
int* a;
int top;
int capacity;
};
int main()
{
//C++写法
Stack st2;//Stack为类名,可以直接写Stack，不用typedef别名为Stack
st2.Init();
st2.Push(1);
st2.Push(2);
st2.Push(3);
return 0;
}
C++定义类：①直接用结构体struct ②但更常用的是class
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。之前我们学过C++的内联函数,内联不能实现声明和定义分离，那么类可以吗？答案是可以。
类的两种定义方式：
1.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::
代码演示:
Func.h#pragma once #includeusing namespace std; class Stack { public: //成员函数 void Init(); void Push(int x); int Top(); private: //成员变量 int* a; int top; int capacity; }; Func.cpp
#include"Func.h" void Stack::Init() { a = nullptr; top = capacity = 0; } void Stack::Push(int x) { if (top == capacity) { size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2; a = (int*)realloc(a, sizeof(int)*newcapacity); capacity = newcapacity; } a[top++] = x; } int Stack::Top() { return a[top - 1]; }Test.cpp
int main() { Stack st; st.Init(); st.Push(1); st.Push(2); st.Push(3); st.Push(4); cout << st.Top() << endl; }以上代码执行
但是要注意如果成员函数名前不加上 类名:: ，就会出现错误。因为这样的话,Init被当作全局函数,但是Init包含的每一个变量,只会去全局去找，此时因为没有定义找不到。又不会去类域里去找成员变量,可以认为它跟命名空间一样，被圈起来了，所以此时在Init函数的变量是未声明的。
加上Stack::，是告诉编译器,Init是Stack类的成员函数
2.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
一般情况下，更期望采用第一种方式,以后在工作中尽量使用第一种方式(类声明与定义的方式)。
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;
}
private:
int year;
};
// 所以一般都建议这样
class Date
{
public:
void Init(int year)
{
_year = year;
}
private:
int _year;
}; 类的声明和定义分离,以后在工作中尽量使用这种方式。
那么class与struct的区别是什么呢？引入一个访问限定符的知识。
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
【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。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，后序给大家介绍。
代码举例:
class Stack
{
public:
//成员函数
void Init()
{
a = nullptr;
top = capacity = 0;//指向栈顶元素的下一个元素
}
void Push(int x)
{
if (top == capacity)
{
size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2;
a = (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity);
capacity = newcapacity;
}
a[top++] = x;
}
int Top()//
{
return a[top - 1];//top-1为栈顶元素
}
private:
//成员变量
int* a;
int top;
int capacity;
};
对于上面的代码样例来说,struct定义的类访问权限是public,是因为C++兼容C语言，所以用struct结构体类创建的对象可以访问类中的成员(包括成员函数、成员变量).
struct定义的类
而对于class来说，其定义的类访问权限是private，用类名去创建一个对象，该对象不能访问类中被private修饰的成员,但是类中的成员可以互相访问(形象的理解就是防外人，但不防家里人)
class定义的类:
因此class里面需要区分使用权限public、private、protected等
封装
【面试题】
面向对象的三大特性： 封装、继承、多态
在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来
和对象进行交互。
封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用
户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日
常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件
.
对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以
及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。
在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。
类的作用域
类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中.在类体外定义成员时, 需要使用 :: 作用域操作符指明成员属于哪个类域。
class Person
{
public:
void PrintPersonInfo();
private:
char _name[20];
char _gender[3];
int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
cout << _name << " "<< _gender << " " << _age << endl;
}类的实例化
用类类型创建对象的过程，称为类的实例化
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。
类就像谜语一样，对谜底来进行描述，谜底就是谜语的一个实例。
谜语："年纪不大，胡子一把，主人来了，就喊妈妈" 谜底：山羊
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
int main()
{
Person._age = 100; // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”
return 0;
} 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（因为图纸不能住人，根据图纸设计出来的房子，才能住人）
代码举例：变量定义的特征是开空间
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;//声明
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//定义开空间
Date d1;
d1.Init(2022, 7, 19);
d1.Print();
d1._year;
Date d2;
d2.Init(2023,12,12);
d2.Print();
d2._year;
return 0;
}
执行：
类和对象(上)文章的上半部分结束，下半部分待更新。
本文修改次数：1
修正原因：类的定义应该采取声明与定义分离的方式定义，
更新时间：2024年1月20日