本篇文章，我们将对比C语言和C++实现栈的不同来体会C++的魅力！
1.栈的介绍
栈（Stack）是一种常见的数据结构，它是一种特殊的线性表，只允许在一端进行数据的插入和删除操作。这一端通常被称为栈顶（Top），而另一端则被称为栈底（Bottom）。栈的操作遵循后进先出（Last In First Out，简称LIFO）的原则，即最后进入栈的元素将会最先被移除。
1.1基本特征
- 后进先出：最后插入的元素最先被删除。
- 单端操作：所有的插入和删除操作都在栈顶进行。
- 动态大小：栈的大小可以根据需要动态调整，但在某些实现中，栈的大小可能是固定的。
1.2基本操作
- 初始化（Initialize）：创建一个空的栈。
- 压栈（Push）：在栈顶插入一个新的元素。
- 出栈（Pop）：从栈顶删除一个元素，并返回该元素。
- 获取栈顶元素（Peek/Top）：返回栈顶元素的值，但不删除该元素。
- 判断栈是否为空（IsEmpty）：检查栈是否为空。
- 获取栈的大小（Size）：返回栈中元素的数量。
- 清空栈（Clear）：移除栈中的所有元素。
- 销毁栈（Destroy）：释放栈所占用的内存资源
1.3实现方式
- 数组实现：使用数组来存储栈中的元素，栈的大小在创建时确定，可能存在上溢问题。
- 链表实现：使用链表来存储栈中的元素，链栈没有固定的大小限制，可以动态扩展。
1.4应用场景
- 函数调用：在程序中，函数调用的顺序通常使用栈来管理。
- 表达式求值：在计算表达式时，使用栈来存储操作数和运算符。
- 括号匹配：检查括号是否成对出现，常用于编译器的语法分析。
- 逆波兰表达式转换：将中缀表达式转换为后缀表达式（逆波兰表达式）。
栈是一种非常高效的数据结构，因为它只允许在一端进行操作，这使得插入和删除操作的时间复杂度都是O(1)。在许多编程语言中，栈已经作为内置的数据类型被实现，如C++中的stack，Java中的Stack类等。
2.C语言实现栈
stack.c
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
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;
}test.c
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;
}从以上代码，我们可以看到，用C语言实现栈时，Stack相关操作函数有以下共性
- 每个函数的第一个参数都是Stack*
- 函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能是NULL
- 函数中都是通过Stack*参数来操作栈的
- 调用时必须传递Stack结构体变量的地址
结构体中只能定义存放数据的结构，操作数据的方法不能放在结构体里，即数据和操作数据的方式是分离开的。
3.C++实现栈（手搓版ovo）
stack.cpp
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;
};
test.cpp
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.Destroy();return 0;
}C++通过类可以将数据以及操作数据的方法进行完美结合，通过访问权限可以控制那些方法在类外被调用，即封装，在使用时就像使用自己的成员一样，更符合人类对一件事情的认知。
而且每个方法不需要传递Stack*的参数了，编译器编译之后该参数会自动还原。即C++中Stack*参数是编译器维护的，C语言需要自己维护。
总之，从C语言到C++实现Stack类的转变，可以明显体会到C++在面向对象编程、封装、代码复用、异常处理等方面的优势。这些特性使得C++更适合于开发大型、复杂的应用程序 。
