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C++入门自学Day2-- c++类与对象（初识）

news 2025/7/31 9:17:37

一、面向对象和面向过程

1、什么是面向过程（Process-Oriented Programming, POP）

📌 定义

面向过程强调的是 过程（过程=函数），即：按照步骤（流程）组织代码。
程序结构 = 数据结构 + 操作这些数据的函数。
程序的主要设计思想是：先干什么，再干什么，顺序执行，遇事用函数搞定。

📌 特点

数据与函数分离
强调模块化、函数复用
程序结构清晰，适合小项目或底层开发
缺乏对复杂数据结构的抽象能力
C 语言是典型的面向过程语言：关注过程，分析求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。

struct Student {char name[20];int age;
};void printStudent(struct Student s) {printf("%s %d\n", s.name, s.age);
}int main() {struct Student s = {"Tom", 20};printStudent(s); // 操作结构体由外部函数处理
}

2、什么是面向对象（Object-Oriented Programming, OOP）？

📌 定义

面向对象强调的是“对象（object）”：
把数据和操作这些数据的方法封装成一个整体（类），对象是类的实例。

📌 核心特性（C++ 支持）

特性	含义
封装	数据和函数封装在类中，提高安全性与模块化
继承	子类自动继承父类成员，提高复用性
多态	同一个接口有不同表现形式（如虚函数）

C++ 是支持面向对象的语言：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

class Student {
public:string name;int age;void print() {cout << name << " " << age << endl;}
};int main() {Student s;s.name = "Tom";s.age = 20;s.print();  // 数据和方法封装在类内部
}

3、两种范式对比总结

比点	面向过程（C）	面向对象（C++）
编程核心	函数、流程	对象、类
数据与函数	分离	封装在一起
适用场景	小型、过程性、底层开发	中大型、复杂、维护性强项目
可扩展性	差	强
典型语言	C	C++、Java、Python（OOP）

面向过程强调“做什么”，面向对象强调“谁来做”；

C 是“写过程”的语言，C++ 是“建模型”的语言。

二、c++类的引入

c语言中，结构体只能定义变量，在c++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。

1、类的基本语法和使用

直接定义：

//类里面可以定义：1成员变量，2成员方法(函数)class Person {
public: //访问限定符--公有void showInfo(){cout<< _name<<"-"<<_sex<<"-"<<_age<<"-"<<endl;}public:           // 访问权限char* _name;  // 成员变量char* _sex;int _age;
};

分开定义，在头文件中声明，cpp中定义

头文件中的声明：


class Person {
public://访问限定符--公有//显示基本信息void showInfo();public:           // 访问权限char* _name;  // 成员变量int _age;char* _sex;};

cpp文件的定义

#include "class.h"void Person::showInfo(){cout<< _name<<"-"<<_sex<<"-"<<_age<<"-"<<endl;
}

c++类的访问限定符

关键字	说明
public	类外可访问
private	类外不可访问，仅类内和友元函数可访问
protected	类外不可访问，派生类可访问

默认访问权限：class 默认是 private，struct 默认是 public。struct也可以定义类。

利用类实现数据结构中的栈等

//利用类实现数据结构中的栈。
class Stack{public:void STInit(){//..../}void STpush(int x){//..../}void STpop(){//..../}void PrintST(){//..../}void Destroy(){//..../}private:int Top;int* _arr;int _capacity;
};int main(){Stack ST;ST.STInit(10);ST.STpush(1);ST.STpush(10);
}

c语言结构体和c++结构体定义的区别：

c++中，兼容c的struct的定义结构体的方法，但同时struct也可以用来定义类。

struct所定义的类默认是 public, class 定义的类默认是private 。

//c语言用于定义结构体
struct ListNodeC{struct ListNodeC* prev;struct ListNodeC* next;
};
//c++定义结构体
struct ListNodeCPP{//同时也可以定义类ListNodeCPP* prev;ListNodeCPP* next;//这里仍然可以定义函数->成员函数ListNodeCPP* Creat();
}

c++ 兼容 c语言的用法。

类的内存占用

class Stack{//1、成员函数
public:void Push(int x); //函数的声明void Pop(); //函数可以在类中定义，也可以在类外定义。  bool IsEmpty();//2、成员变量
public:int* _arr;int _size;size_t _capactity;};int main(){//类实例化出对象，相当于定义出类的成员变量Stack s1;Stack s2;Stack s3;// s1.Push(1);cout << sizeof(s1) << endl;//计算内存占用大小return 0;
}
输出如下：
24 --> macos arm64架构下，int* 占用8个字节
根据内存对齐：
int* 要求 8 字节对齐
int 要求 4 字节对齐
所以整体对齐到 8 的倍数
共24字节。那也就是成员函数不占字节。
原因：一个类可以实例化n个对象，每个成员变量都可以存储不同的值，但是调用的函数确是同一个。所以成员函数不占类对象的内存，成员函数是代码段（.text 段），与对象无关。
所以：sizeof(类对象) 只与 成员变量 有关，与成员函数无关

当我们的类中，成员变量为空，成员函数为空的情况下，内存大小是多少呢？

class A2{public:void f1();
};class A3{};int main(){cout << sizeof(A2) << endl;cout << sizeof(A3) << endl;return 0;
}
输出结果：
1
1
1️⃣ C++标准规定：
每个对象必须有唯一地址
如果类的大小是 0，那多个对象就可能共享同一块地址（比如全都指向空地址 0x1234）
为了保证对象在内存中“可区分”，编译器会强制空类占用至少 1 字节
2️⃣ 类中只有函数时，仍然认为“没有数据成员”
成员函数是**代码段（text segment）**的一部分，不存储在对象中
所以 A2 仍然是空类（empty class），编译器仍然会分配 1 字节