面向過程編程也叫結(jié)構(gòu)化編程。雖然結(jié)構(gòu)化編程的理念提高了程序的清晰度，可靠性，并且方便維護。但它再編寫大型的程序時，仍然面臨這巨大的挑戰(zhàn)，OOP(面向?qū)ο缶幊?提供了一種新的方法。與強調(diào)算法的過程性編程不同的是，OOP強調(diào)的是數(shù)據(jù)。--引自《C++ Primer Plus(第六版)》

1.面向?qū)ο缶幊?/h2>

C++ 是 基于面向?qū)ο?的， 關(guān)注 的是 對象 ，將一件事情拆分成不同的對象，靠對象之間的交互完成。

在C++中，類是一種規(guī)范，它描述了這種新型數(shù)據(jù)格式，對象是根據(jù)這種規(guī)范構(gòu)造的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這里有小伙伴會問，類是什么？這個問題會在（3.類的引入） 中重點介紹。

2.面向過程性編程和面向?qū)ο缶幊?/h2>

通過下面這個例子，可以更加清晰的揭示OOP的觀點和過程性編程的差別。

此舉例改變自《C++ Primer Plus(第六版)》:

曼聯(lián)足球俱樂部的一名新成員被要求記錄球隊的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。很自然他會借助計算機來完成這項任務(wù)。

如果這個新成員是過程性程序員，可能會這樣考慮：

我要輸入每名運動員的姓名，進(jìn)球數(shù)，助攻數(shù)，登場數(shù)等其他重要的基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)。之所以使用計算機，是為了簡化統(tǒng)計工作，因此讓他來計算某些數(shù)據(jù)。另外，我還希望程序能夠顯示這些結(jié)果。應(yīng)該如何組織呢？我讓main()調(diào)用一個函數(shù)來獲取輸入，調(diào)用另外一個函數(shù)來進(jìn)行計算，然后調(diào)用第三個函數(shù)來顯示結(jié)果。那么，獲得下一場比賽的數(shù)據(jù)后，又改怎么做呢？當(dāng)然不想從頭開始，可以添加一個函數(shù)來更新統(tǒng)計數(shù)據(jù)?？赡苄枰趍ain函數(shù)中添加一個菜單，選擇是輸入，計算，更新還是顯示數(shù)據(jù)等。則如何表示這些數(shù)據(jù)呢?？梢允褂靡粋€字符串來存儲選手的姓名，用另外一個數(shù)組來存儲每位球員的進(jìn)球數(shù)，再用一個數(shù)組存儲助攻數(shù)等等。這種方法太不靈活了。因此可以設(shè)計一個結(jié)構(gòu)體來存儲每位球員的所有信息，然后用這種結(jié)構(gòu)組成的數(shù)組來表示整個球隊。

總之，采用過程性編程時，首先要考慮遵守的步驟，然后考慮如何表示這些數(shù)據(jù)。

如果換成一個OOP程序員，又將如何考慮呢？

首先要考慮數(shù)據(jù)——不僅要考慮如何表示數(shù)據(jù)，還要考慮如何使用數(shù)據(jù)：

OOP程序員會想，我要跟蹤的是什么？當(dāng)然是球員。因此要有一個對象表示整個球員的各個方面（不僅僅是進(jìn)球數(shù)或助攻數(shù)）。因此這將是基本數(shù)據(jù)單元——一個表示球員的姓名和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的對象。我需要一些處理該對象的方法。首先需要一種將基本信息加入到該單元中的方法；其次，計算機應(yīng)計算一些東西，如進(jìn)球率。因此要添加一些執(zhí)行計算的方法。程序應(yīng)自動完成這些計算，而無需用戶的干擾。另外，還需要一些更新和顯示信息的方法。所以，用戶與數(shù)據(jù)交互的方式有三種：初始化，更新和報告——這就是用戶接口。

總之，采用OOP方法時，首先從用戶的角度考慮對象——描述對象所需的數(shù)據(jù)以及描述用戶與數(shù)據(jù)交互所需的操作。完成對接口的描述之后，需要確定如何實現(xiàn)接口和數(shù)據(jù)存儲。最后，使用尋得設(shè)計方案創(chuàng)建出程序。

3.類的引入

在過程化編程中我們用結(jié)構(gòu)體來描述一個復(fù)雜對象（這里用C語言舉例）。在C語言中，結(jié)構(gòu)體中只能定義變量。結(jié)構(gòu)體關(guān)鍵字是struct。在C++中，結(jié)構(gòu)體內(nèi)不僅可以定義變量，還可以定義函數(shù)

struct Student
{
	void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
	{
		strcpy(_name, name);
		strcpy(_gender, gender);
		_age = age;
	}
	void PrintStudentInfo()
	{
		cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
	}
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
int main()
{
 Student s;
 s.SetStudentInfo("Peter", "男", 18);
 return 0; 
}

上面結(jié)構(gòu)體的定義， 在 C++ 中更喜歡用 class 來代替

4.類的定義

class className
{
    // 類體：由成員函數(shù)和成員變量組成
}; // 一定要注意后面的分號

class為定義類的關(guān)鍵字，ClassName為類的名字，{}中為類的主體，注意類定義結(jié)束時后面分號。

類中的元素稱為類的成員：類中的數(shù)據(jù)稱為類的屬性或者成員變量; 類中的函數(shù)稱為類的方法或者成員函數(shù)。

4.1類的兩種定義方式

4.1.1聲明和定義全部放在類體中

需要注意：成員函數(shù)如果在類中定義 ，編譯器可能會將其當(dāng)成 內(nèi)聯(lián)函數(shù) 處理。

class Student
{
public:
	void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
	{
		strcpy(_name, name);
		strcpy(_gender, gender);
		_age = age;
	}
	void PrintStudentInfo()
	{
		cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
	}
public:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};

4.2.2.聲明和定義不放在類體中

聲明放在.h文件中，類的定義放在.cpp文件中

//student.h
//學(xué)生
class Student 
{
public:
	void SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age);
	void PrintStudentInfo();
public:
	char _name[20];
	char _gender[3];
	int _age;
};
//test.cpp
#include "student.h"
void Student::SetStudentInfo(const char* name, const char* gender, int age)
{
	strcpy(_name, name);
	strcpy(_gender, gender);
	_age = age;
}
void Student::PrintStudentInfo()
{
	cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}

一般情況下，更期望采用第二種方式。

5.類的訪問限定符及封裝

5.1 訪問限定符

在剛剛的代碼中，細(xì)心的小伙伴可以發(fā)現(xiàn)在類中出現(xiàn)了public這個詞，那這到底有什么用呢？這就是我們現(xiàn)在要說明的訪問限定符。在C++中，除了public(公有)外，還有private(私有)，protected(保護)限定符。

那么為什么要引入訪問限定符呢？

C++實現(xiàn)封裝的方式：用類將對象的屬性與方法結(jié)合在一塊，讓對象更加完善，通過訪問權(quán)限選擇性的將其接口提供給外部的用戶使用。

那么他們都有什么含義呢？

【訪問限定符說明】

1. public修飾的成員在類外可以直接被訪問

2. protected和private修飾的成員在類外不能直接被訪問(此處protected和private是類似的)

3. 訪問權(quán)限作用域從該訪問限定符出現(xiàn)的位置開始直到下一個訪問限定符出現(xiàn)時為止

4. class的默認(rèn)訪問權(quán)限為private，struct為public(因為struct要兼容C)

注意：

1.訪問限定符只在編譯時有用，當(dāng)數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存后，沒有任何訪問限定符上的區(qū)別。

2.C++需要兼容C語言，所以C++中struct可以當(dāng)成結(jié)構(gòu)體去使用。另外C++中struct還可以用來定義類。和class是定義類是一樣的，區(qū)別是struct的成員默認(rèn)訪問方式是public，class是的成員默認(rèn)訪問方式是private。

5.2封裝

什么是封裝?

封裝：將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行有機結(jié)合，隱藏對象的屬性和實現(xiàn)細(xì)節(jié)，僅對外公開接口來和對象進(jìn)行交互。封裝的本質(zhì)是一種管理。 我們使用類數(shù)據(jù)和方法都封裝到一下。 不想給別人看到的，我們使用 protected/private 把成員 封裝 起來。 開放 一些共有的成員函數(shù)對成員合理的訪 問。所以封裝本質(zhì)是一種管理。

在C語言中，大多數(shù)情況中調(diào)用者和定義結(jié)構(gòu)者不是同一個人，就可能會存在調(diào)用者測出bug的可能。

//C語言中數(shù)據(jù)和方法是分離的
struct Stack
{
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
void StackInit(struct Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->_a = NULL;
	ps->_capacity = 0;
	ps->_top = 0;
}
void StackPush(struct Stack* ps, int x)
{
}
struct Stack StackTop(struct Stack* ps)
{
}
int main()
{
	struct Stack st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, 1);
	StackPush(&st, 2);
	StackPush(&st, 3);
	printf("%d\n", StackTop(&st));
	printf("%d\n", st._a[st._top]);     //可能就存在誤用
	printf("%d\n", st._a[st._top - 1]); //可能就存在誤用
}

這是我們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)階段用C語言實現(xiàn)的一個棧，在主函數(shù)中，我們想要訪問棧頂?shù)脑亍Ｔ诔Ｒ?guī)情況下，我們調(diào)用StackTop函數(shù)即可訪問到棧頂元素。但是我們也可以使用訪問數(shù)組下標(biāo)的方式拿到棧頂元素，此時如果調(diào)用者不清楚使用者的定義方式，就有可能存在誤用。例如：這段代碼我們定義_top是棧頂元素的下一個元素的下標(biāo)，因此棧頂元素的下標(biāo)應(yīng)該是_top-1,而調(diào)用者如果誤以為top就是棧頂元素的下標(biāo)，即有可能存在誤用。因此這里太過自由。

為了解決這一問題，在C++中，結(jié)構(gòu)體不僅可以定義變量，還可以定義函數(shù)。我們?nèi)绻押瘮?shù)定義在類中，我們把成員變量封裝在類中，外界函數(shù)無法調(diào)用。因此如果此時我們想調(diào)用棧頂元素，我們只能調(diào)用Top函數(shù)的接口。這就避免了上述問題的發(fā)生。

class Stack
{
private:
	void Checkcapacity()
	{
	}
public:
	void Init()
	{
	}
	void Push(int x)
	{
	}
	void Top()
	{
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

6.類的作用域

類定義了一個新的作用域 ，類的所有成員都在類的作用域中 。 在類體外定義成員，需要使用 :: 作用域解析符指明成員屬于哪個類域。 就像在這段代碼中，我們想要在類作用域外定義成員，就要使用::

7.類的實例化

用類類型創(chuàng)建對象的過程，稱為類的實例化

1. 類只是 一個 模型 一樣的東西，限定了類有哪些成員，定義出一個類 并沒有分配實際的內(nèi)存空間 來存儲它

2. 一個類可以實例化出多個對象， 實例化出的對象 占用實際的物理空間，存儲類成員變量

3. 做個比方。 類實例化出對象就像現(xiàn)實中使用建筑設(shè)計圖建造出房子，類就像是設(shè)計圖 ，只設(shè)計出需要什么東西，但是并沒有實體的建筑存在，同樣類也只是一個設(shè)計，實例化出的對象才能實際存儲數(shù)據(jù)，占用物理空間

我們繼續(xù)引用我們剛剛用C++所寫的棧，其中st就是一個實例化對象。

class Stack
{
private:
	void Checkcapacity()
	{
	}
public:
	void Init()
	{
	}
	void Push(int x)
	{
	}
	void Top()
	{
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
int main()
{
	Stack st;
	st.Init();
	st.Push(1);
	st.Top();
	return 0;
}

8.類對象模型

如何計算類對象的大小

在C語言中，我們在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)體的時候知道，由于結(jié)構(gòu)體中只定義變量，因此我們是可以計算出結(jié)構(gòu)體的大小的。sizeof計算的是定義類型對象的大小。

那在C++中，由于類中不僅定義變量，還定義函數(shù)，那么類的大小是怎么計算的呢？

我們發(fā)現(xiàn)此類的大小還是12。

因此我們猜測：類對象的存儲方式只保存成員變量，成員函數(shù)存放在公共的代碼段。

那我們思考為什么采用這種方式呢？

在上述中說到，類就像是一份建筑圖紙，而所建造的每一個房子中的name，capacity,top應(yīng)當(dāng)是不一樣的。但是所調(diào)用的方法Init(),Top()應(yīng)當(dāng)是同一個方法。因此沒有必要把函數(shù)在對象中存一份。我們也可以通過匯編看看不同的對象是否調(diào)用同一個函數(shù)。

我們能夠發(fā)現(xiàn)st1和st2所調(diào)用得Init()函數(shù)是同一份。因此如果都把函數(shù)存在類中，就會造成浪費。因此我們可以把函數(shù)放在一個公共的區(qū)域，這個區(qū)域叫做代碼段。

結(jié)論：一個類的大小，實際就是該類中”成員變量”之和，當(dāng)然也要進(jìn)行內(nèi)存對齊，注意空類的大小，空類比較特殊，編譯器給了空類一個字節(jié)來唯一標(biāo)識這個類。注意：最小內(nèi)存單元是1.操作系統(tǒng)規(guī)定都要有地址記錄，就像sizeof(void) = 1。

到此這篇關(guān)于C++深入講解類與對象之OOP面向?qū)ο缶幊膛c封裝的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++類與對象內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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