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引言

C 語言通常被認(rèn)為是一種面向過程的語言，因?yàn)槠浔旧淼奶匦愿菀拙帉懨嫦蜻^程的代碼，當(dāng)然也不排除使用 C 語言編寫面向過程的代碼，比如 Linux 的源代碼以及現(xiàn)在很火的國產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) RT-Thread，其內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)方式都是使用 C 語言實(shí)現(xiàn)的面向?qū)ο蟮拇a。相比于 C 語言來說，C++ 更能夠?qū)崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，其具有的特性也要比 C 語言要多的多。下面假設(shè)有這樣一個(gè)需求。

現(xiàn)要描述兩個(gè)人的信息，姓名，職業(yè)，年齡，并輸出。

我們首先先使用 C 語言的設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

C語言描述

如果使用 C 語言來描述上面這個(gè)問題，大部分都會(huì)想到使用結(jié)構(gòu)體來完成這個(gè)要求，寫出的程序也就如下所示：

#include <stdio.h> 
 
struct person 
{ 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
}; 
 
int main(int argc, char** aggv) 
{ 
    struct person persons[] = { 
        {"wenzi",24,"programer"}, 
        {"jiao", 22,"teacher"}, 
    }; 
 
    char i; 
    for (i = 0; i < 2; i++) 
    { 
        printf("name is:%s,age is:%d,work is:%s\n",persons[i].name,persons[i].age,persons[i].work); 
    } 
} 

上述這是比較初級(jí)的寫法，如果對(duì) C 語言了解的更多一點(diǎn)的人在寫這段程序的時(shí)候，會(huì)使用函數(shù)指針的方式將代碼寫的更加巧妙，代碼如下所示：

#include <stdio.h> 
 
struct person 
{ 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
    void (*printInfo)(struct person *per); 
}; 
 
void printInfo(struct person *per) 
{ 
    printf("The people's name is:%s,age is:%d,work is:%s\n",per->name,per->age,per->work); 
} 
 
 
int main(int argc, char** argv) 
{ 
    struct person per[2]; 
 
    per[0] = {"wenzi",18,"programer",printInfo}; 
    per[1] = {"jiaojiao",18,"teacher",printInfo}; 
 
    per[0].printInfo(&per[0]); 
    per[1].printInfo(&per[1]); 
} 

使用了函數(shù)指針的方式來書寫這個(gè)程序，程序也變得更加簡介了，主函數(shù)里也少了 for循環(huán)。

C++ 的引入

那除此之外，還有更好的書寫方式么，這個(gè)時(shí)候就要引入 C++ 的特性了，上述代碼中在執(zhí)行函數(shù)時(shí)都傳入了參數(shù)，那要如何做才能將上述中的參數(shù)也省略去呢，且看如下的代碼：

#include <stdio.h> 
 
struct person 
{ 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
    void prinfInfo(void) 
    { 
         printf("The people's name is:%s,age is:%d,work is:%s\n",name,age,work);        
    } 
}; 
 
int main(int argc, char** argv) 
{ 
    struct person persons[] = { 
        {"wenzi", 18,"program"}, 
        {"jiao", 18, "teacher"}, 
    }; 
 
    persons[0].prinfInfo(); 
    persons[1].prinfInfo(); 
 
    return 0; 
} 

上述代碼中使用了 C++ 的特性，在結(jié)構(gòu)體中定義了函數(shù)，然后也就可以直接調(diào)用函數(shù)了，跟上面 C 語言的代碼相比較，它沒了實(shí)參，而且代碼看起來也比 C 語言更加簡潔了。

實(shí)際在 C++ 中它具有自己獨(dú)有的一套機(jī)制來實(shí)現(xiàn)上述的代碼，也就是即將說明的 class,有了 class 之后，我們就可以這樣書寫代碼：

#include <stdio.h> 
 
class person 
{ 
public: 
    char * name; 
    int age; 
    char * work; 
 
    void printInfo(void) 
    { 
        printf("The people's name is:%s,age is:%d,work is:%s\n",name,age,work);  
    } 
} 
 
int main(int argc, char** argv) 
{ 
    person persons[] = { 
        {"wenzi", 18,"program"}, 
        {"jiao", 18, "teacher"}, 
    }; 
 
    persons[0].prinfInfo(); 
    persons[1].prinfInfo(); 
 
    return 0; 
} 

上述就是關(guān)于 C++ 的一個(gè)簡單的引入過程。

C++ 數(shù)據(jù)訪問控制

但是為了能夠改變類里的數(shù)據(jù)，但是又要使得這個(gè)改變不要越界，避免胡亂地改變，我們可以這樣來定義這個(gè)類：

#include <stdio.h> 
#include <iostream> 
 
class Person 
{ 
private: 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
public: 
    void PrintInfo(void) 
    { 
        cout << "name is:" << name << "age = "<< age << "work is:"<< work <<endl; 
    } 
}; 

這樣定義一個(gè)類之后，類里面的數(shù)據(jù)成員就變成了私有的，不能夠在外部進(jìn)行訪問，比如下面這樣子就是錯(cuò)誤的：

int main(int argc, char ** argv) 
{ 
    Person per; 
    per.age = 10; // error 
} 

上述這樣進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問就是錯(cuò)誤的，那么要如何進(jìn)行訪問呢，我們可以定義這樣一個(gè)成員函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，比如下面的代碼所示：

#include <stdio.h> 
#include <iostream> 
 
using namespace std; 
 
class Person 
{ 
private: 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
public: 
    void PrintInfo(void) 
    { 
        cout << "name is:" << name << ",age = "<< age << ",work is:"<< work <<endl; 
    } 
 
    void setName(char *n) 
    { 
        name = n; 
    } 
 
    int setAge(int a) 
    { 
        if (a < 0 || a > 150) 
        { 
            age = 0; 
            return 0; 
        } 
        age = a; 
    } 
}; 

這樣定義了類之后，就可以訪問私有成員了，比如下面這樣進(jìn)行：

int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Person per; 
    per.setName("wenzi"); 
    per.setAge(24); 
    per.PrintInfo(); 
 
    return 0; 
} 

上述代碼加入了 private 訪問控制符，通過在類里面定義成員函數(shù)的方式，能夠?qū)λ接谐蓡T進(jìn)行讀寫。

this 指針

再來看上述的代碼，我們可以看到在書寫 setName 和 setAge這兩個(gè)函數(shù)的時(shí)候，形參寫的是 char *n 和 int a，這樣子給人的感覺就不是那么的直觀，如果寫成 char *name 和 char *age 呢，比如成員函數(shù)是像下面這樣子編寫的。

void setName(char *name) 
{ 
    name = name; 
} 
 
int setAge(int age) 
{ 
    if (age < 0 || age > 150) 
    { 
         age = 0; 
         return 0; 
    } 
        age = age; 
} 

上述代碼也很容易看出問題，根據(jù) C 語言的就近原則，name = name沒有任何意義，這個(gè)時(shí)候就需要引入 this 指針。引入 this 指針之后的代碼如下所示：

#include <iostream> 
#include <stdio.h> 
 
using namespace std;  
 
class Person { 
private: 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
public: 
    void setName(char *name) 
    { 
        this->name = name; 
    } 
    int setAge(int age) 
    { 
        if (age < 0 || age > 150) 
        { 
            this->age = 0; 
            return -1; 
        } 
        this->age = age; 
        return 0; 
    } 
    void printInfo(void) 
    { 
        cout << "name =" << name << ", age =" << age << endl; 
    } 
}; 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Person per; 
    per.setName("wenzi"); 
    per.setAge(25); 
    per.printInfo(); 
} 

在上述代碼中，引入了 this 指針，通過上述代碼也可以非常清楚它的意思，就是代表當(dāng)前實(shí)例化的對(duì)象，能夠指向當(dāng)前實(shí)例化對(duì)象的成員。

程序結(jié)構(gòu)

上述代碼中，成員函數(shù)是在類里面實(shí)現(xiàn)的，這樣使得整個(gè)類看著十分的臃腫，我們可以按照如下的方式進(jìn)行書寫：

#include <stdio.h> 
 
class Person 
{ 
private: 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
public: 
    void SetName(char *name); 
    int SetAge(int age;) 
    void PrintInfo(void); 
} 
 
void Person::SetName(char *name) 
{ 
    this->name = name; 
} 
 
void Person::SetAge(int age) 
{ 
    this->age = age; 
} 
 
void Person::PrintInfo(void) 
{ 
    cout << "name = " << name << "age = " << age << endl; 
} 

通過在類外面實(shí)現(xiàn)我們的成員函數(shù)，看起來要更為簡潔一些，上述就是代碼的實(shí)現(xiàn)形式。

多文件

上述代碼中，我們都是將代碼寫在一個(gè)文件中，這樣當(dāng)代碼量很大的時(shí)候，如果代碼都是在一個(gè)文件里，那么會(huì)使得代碼難以閱讀，這個(gè)時(shí)候，我們就會(huì)將代碼分別放在幾個(gè)文件中來進(jìn)行管理，比如實(shí)現(xiàn)上述相同的功能，我們的代碼結(jié)構(gòu)如下圖所示：

image-20210110120503456

其中 main.cpp文件中的內(nèi)容如下所示：

#include <stdio.h> 
#include "person.h" 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    Person per; 
 
    //per.name = "zhangsan"; 
    per.setName("zhangsan"); 
    per.setAge(200); 
    per.printInfo(); 
 
    return 0; 
}   

可以看到在上述 main.cpp中包含了 #include "person.h"頭文件，實(shí)際上是在 person.h文件中定義了 person類，person.h文件的內(nèi)容如下：

#ifndef __PERSON_H__ 
#define __PERSON_H__ 
 
class Person { 
private: 
    char *name; 
    int age; 
    char *work; 
 
public: 
    void setName(char *name); 
    int setAge(int age); 
    void printInfo(void); 
}; 
 
#endif 

然后，在 person.cpp中定義了成員函數(shù)：

#include <stdio.h> 
#include "person.h" 
 
void Person::setName(char *name) 
{   
    this->name = name; 
} 
 
int Person::setAge(int age) 
{ 
    if (age < 0 || age > 150) 
    { 
        this->age = 0; 
        return -1; 
    } 
    this->age = age; 
    return 0; 
} 
 
void Person::printInfo(void) 
{ 
    printf("name = %s, age = %d, work = %s\n", name, age, work);  
} 

在有了上述三個(gè)文件之后，要如何進(jìn)行編譯呢，這個(gè)時(shí)候就需要寫一個(gè) Makefile文件，接下來簡單介紹一下 Makefile語法。

Makefile

總的來說 Makefile的規(guī)則核心就如下所示：

target ... :prerequisites 
command 
... 
... 

target也就是一個(gè)目標(biāo)文件，可以是Object File,也可以是執(zhí)行文件。還可以是一個(gè)標(biāo)簽

prerequisites就是要生成那個(gè)target所需要的文件或者是目標(biāo)

command就是make所要執(zhí)行的命令(任意的Shell)

說了核心的東西，來看我們當(dāng)前所編寫的 Makefile文件，Makefile文件如下所示：

person: main.o person.o 
    g++ -o $@ $^ 
 
%.o : %.cpp 
    g++ -c -o $@ $< 
 
clean: 
    rm -f *.o person     

在這里所要明確的一點(diǎn)是這樣的，就是在 Makefile中，必須使用 Tab 鍵來進(jìn)行縮進(jìn)。然后，需要明確的一個(gè)概念是，要使得代碼能夠執(zhí)行，需要經(jīng)過 編譯 -> 鏈接 -> 執(zhí)行，這三個(gè)過程才能夠運(yùn)行，編譯是把源文件編譯成中間代碼，這個(gè)中間代碼在 UNIX 是 .o 文件，然后再把大量的 .o 文件合成可執(zhí)行文件，這個(gè)過程就是 鏈接，最后，執(zhí)行我們鏈接好的可執(zhí)行文件。

我們來看上述這個(gè) Makefile文件，person是最終的可執(zhí)行文件，然后，要生成這個(gè)可執(zhí)行文件，需要 main.o文件和 person.o文件,然后執(zhí)行這個(gè)操作需要的是第二條命令，g++ -o $@ $^,其中 $@ 表示的是目標(biāo)文件，$^表示的是所有依賴文件。

然后，緊接著看第三條，%.o : %.cpp,這里表示的是通配符，表示的是所有的 .o 文件和所有的 .cpp 文件，意思就是說要生成的所有的 .o 文件依賴于 .cpp 文件，然后，執(zhí)行的命令是 g++ -c -o $@ $<其中表示的是第一個(gè)依賴文件。

最后，我們需要清楚，在編譯過程中，生成了一些中間文件以及可執(zhí)行文件，如果我們想要清除掉當(dāng)前生成的文件，那么只需要執(zhí)行 make clean就可以清除掉生成的 .o文件以及 person文件。

函數(shù)重載

C++ 不允許變量重名，但是對(duì)于函數(shù)來說，可以允許重載，只要函數(shù)的參數(shù)不同即可，這樣就完成了函數(shù)的重載，直接來看一段關(guān)于函數(shù)重載的代碼：

#include <iostream> 
 
using namespace std; 
 
int add(int a, int b) 
{ 
    cout<<"add int+int"<<endl; 
    return a+b; 
} 
 
int add(int a, int b, int c) 
{ 
    cout<<"add int+int+int"<<endl; 
    return a+b+c; 
} 
 
double add(double a, double b) 
{ 
    cout<<"add double+double"<<endl; 
    return a+b; 
} 
 
double add(int a, double b) 
{ 
    cout<<"add int+double"<<endl; 
    return (double)a+b; 
} 
 
double add(double b, int a) 
{ 
    cout<<"add double+int"<<endl; 
    return (double)a+b; 
} 
 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    add(1, 2); 
    add(1, 2, 3); 
    add(1.0, 2.0); 
    add(1, 2.0); 
    add(1.0, 2); 
 
    return 0; 
} 

代碼很簡單，就是兩數(shù)相加的一個(gè)運(yùn)算，但是兩數(shù)相加的形參不一樣，有的形參是兩個(gè)整型的相加，還有是一個(gè)整型和浮點(diǎn)數(shù)的相加，因?yàn)?C++ 重載的功能，因此，得以定義多個(gè)函數(shù)名相同但是形參和返回值都不同的函數(shù)，從而在主函數(shù)實(shí)現(xiàn)了不同類型數(shù)的相加。

引用和指針

在 C語言中是沒有引用的，在 C++ 中引用的提出也使得之前在 C 語言中必須使用指針的操作，現(xiàn)在可以使用引用完成了，但是引用又不是指針，簡單來說，引用是一個(gè)變量的別名，也就是“綽號(hào)”，對(duì)于這個(gè)別名的操作也就完全等同于被引用變量的操作。為了看是否真的是別名，我們來實(shí)驗(yàn)這樣一段代碼：

#include <iostream> 
 
using namespace std; 
 
int main(int argc,char **argv) 
{ 
    int m; 
    m = 10;  
 
    int &n = m; 
 
    int *p = &m; 
    int *p1 = &n; 
 
    cout << "n =" << n << endl; 
    cout << "p =" << p << endl; 
    cout << "p1 =" << p1 << endl; 
 
    return 0;  
 
} 

上述這段代碼中輸出的就是 n 的值，和 m 以及 n 變量的地址，我們來看輸出的內(nèi)容：

image-20210112235421638

可以看到代碼中雖然是對(duì) m 進(jìn)行了賦值，但是在輸出 n 的時(shí)候，輸出的是 m 的值，也就是說在這里對(duì)于 n 的操作是完全等同于 m 的，緊接著，我們來證實(shí) n 是否是 m 的別名，那么我們就來看 n 和 m 的地址，可以看到我們輸出的兩個(gè)變量的地址也是完全一致的，這也就證實(shí)了我們的說法。

接下來，看一段指針，引用，常規(guī)形參的一段代碼，代碼如下所示：

#include <iostream> 
 
using namespace std; 
 
int add_one(int a) 
{ 
    a = a+1; 
    return a; 
} 
 
int add_one(int *a) 
{ 
    *a = *a + 1; 
    return *a; 
} 
 
int add_one_ref(int &b) 
{ 
    b = b+1; 
    return b; 
} 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    int a = 99; 
        int &c = a; 
    cout<<add_one(a)<<endl; 
    cout<<"a = "<<a<<endl; 
 
    cout<<add_one(&a)<<endl; 
    cout<<"a = "<<a<<endl; 
 
    cout<<add_one_ref(a)<<endl; 
    cout<<"a = "<<a<<endl; 
 
        c++; 
 
    cout<<"a = "<<a<<endl; 
    cout<<"c = "<<c<<endl; 
 
    return 0; 

根據(jù)上述對(duì)于引用的闡述，我們直接給出運(yùn)行結(jié)果，運(yùn)行結(jié)果如下所示：

image-20210113000240223

具體的計(jì)算過程就不再這里贅述了。

小結(jié)

OK，上述就是關(guān)于 C++ 的一個(gè)簡單的引入的過程以及其涉及到的一部分有別于C語言的語法，本教程將持續(xù)連載，歡迎各位朋友關(guān)注~

本小節(jié)所涉及的代碼可以通過百度云鏈接的方式獲?。烘溄樱篽ttps://pan.baidu.com/s/1RWPXiqiFCVApcfTdaHyDgw

提取碼：j9hd

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