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《C++初阶之类和对象》【类 + 类域 + 访问限定符 + 对象的大小 + this指针】

news 2026/5/12 2:16:37
什么是类？

类（Class）：是对具有相同属性（数据）和方法（行为）的一组对象的抽象描述

  • 类是 C++ 的核心特性之一，用于实现面向对象编程（OOP）中的封装
  • 类是对象的蓝图，定义了对象的属性（数据成员）和行为（成员函数）

一个形象的例子：比如 “人类”，可以有姓名、年龄等属性，以及说话、行走等行为，在编程里就可据此定义一个 “人类” 的类。

怎么定义类？

代码语言：javascript

AI代码解释

class Person { public: void setAge(int a) { age = a; } int getAge() { return age; } private: };

C++使用class关键字定义，类中包含以下三部分的内容。类的基本结构：关键的三个组成部分

  • 数据成员（属性）：类的变量（如：int age;）
  • 成员函数（方法）：类的函数（如：void setAge(int a) 和 int getAge()）
  • 访问修饰符：
    • public：任何地方可访问
    • protected：类及其子类可访问
    • private：仅类内部访问（默认）
关于类需要注意什么？

下面博主挑选了四个关于“类”需要注意的事项，它们分别是关于：

  1. 类定义的语法规范
  2. 成员变量的命名约定
  3. struct与class的区别
  4. 类内定义的成员函数与内联

1. 类定义的语法规范：

分号结尾：类定义结束时必须使用分号;，这是 C++ 语法的强制要求。

代码语言：javascript

AI代码解释

class MyClass // 类定义开始 { // 成员... }; // 分号不可省略！

2. 成员变量的命名约定：

命名前缀 / 后缀：为避免成员变量与局部变量或函数参数重名，通常添加特殊标识：

代码语言：javascript

AI代码解释

class Person { private: int m_age; // m_前缀（Microsoft风格） std::string _name; // 前缀（常见于开源项目） double salary_; // 后缀（Google风格） };

注意：C++ 标准并未强制要求此规则，具体风格需遵循团队或项目规范。

3.struct与class的区别：

特性

struct

class

默认访问权限

public

private

设计哲学

数据聚合（POD, Plain Old Data）

封装复杂逻辑（OOP）

常见用途

轻量级数据容器、C 兼容结构

封装、继承、多态

示例对比：

代码语言：javascript

AI代码解释

struct Point { int x, y; // 默认public void move(int dx, int dy); //注意：可定义函数 }; class Rectangle { int width, height; // 默认private public: int area() const { return width * height; } };

4. 类内定义的成员函数与内联：

隐式内联：在类内部直接定义的成员函数会被编译器视为inline函数（但最终是否内联由编译器决定）

代码语言：javascript

AI代码解释

class Math { public: int add(int a, int b) // 隐式内联 { return a + b; } };

显式内联：若在类外定义函数，需显式使用inline关键字（通常在头文件中）：

代码语言：javascript

AI代码解释

// Math.h class Math { public: int multiply(int a, int b); // 声明 }; // Math.cpp inline int Math::multiply(int a, int b) // 显式内联 { return a * b; }

注意事项：

  • 内联函数的定义必须在每个调用它的翻译单元（.cpp 文件）中可见，因此通常直接放在头文件中。
  • 现代编译器会智能优化内联决策，即使未声明inline，简单函数也可能被自动内联。
C++中的struct关键字有什么变化？

刚才我们有提到使用关键字struct来定义类，相比C++中的struct和C语言中的struct已经不太一样了吧，那两者又有什么区别呢？

代码语言：javascript

AI代码解释

include<iostream> using namespace std; /* * C++ 中对 struct 的升级： * 1. struct 现在是一个完全的类（class），内部可以定义成员函数 * 2. struct 名称本身可以直接作为类型名使用（不再需要 typedef） */ // ------------------------- C 语言风格的链表节点 ------------------------- // C 中需要 typedef 简化类型名称 typedef struct SingleListNodeC { int val; struct ListNodeC* next; // C 中必须带 struct 关键字 }SLTNode; // 通过 typedef 定义类型别名 LTNode // ------------------------- C++ 风格的链表节点 ------------------------- // C++ 中 struct 本身就是类型名，且支持成员函数 struct SingleListNodeCPP { // 成员函数：初始化节点 void Init(int x) { val = x; // 设置节点值 next = nullptr; // 初始化指针为空 } // 成员变量 int val; SingleListNodeCPP* next; // 直接使用 SingleListNodeCPP 作为类型（无需 struct 关键字） }; /* * 对比说明： * 1. C++ 的 struct 默认所有成员为 public（与 class 的唯一区别） * 2. 完全支持构造函数、析构函数等类特性 * 3. 兼容 C 的语法，但更推荐 C++ 风格 */ int main() { // C 风格用法（兼容模式） SLTNode node_c; node_c.val = 10; node_c.next = NULL; // C++ 风格用法 SingleListNodeCPP node_cpp; node_cpp.Init(20); // 调用成员函数初始化 return 0; }

对比维度

C 语言风格 struct

C++ 风格 struct

类型定义方式

需用typedef定义类型别名简化使用，定义时节点类型前需加struct关键字

struct名称本身就是类型名，可直接使用，无需typedef和额外的struct关键字

成员函数支持

仅能定义数据成员，不支持成员函数

可定义成员函数，如案例中SingleListNodeCPP的Init函数用于初始化节点

访问权限默认值

无明确访问权限概念（类似 C++ 中public ，所有成员都可直接访问 ）

默认成员访问权限为public（与class不同，class默认private ）

使用类有哪些好处？

接下来我们就使用C++的类再次重新实现一下我们在《数据结构初阶》中实现的栈这种数据结构，直观的感受一下使用类实现和之前实现的区别：

代码语言：javascript

AI代码解释

#include<iostream> #include<cstdlib> #include<cassert> using namespace std; // 定义一个栈(Stack)类，基于动态数组实现 class Stack { public: /*-------------------------栈的“初始化”操作-------------------------*/ /* * 初始化栈，默认初始容量为4 * 参数n：可选参数，指定初始容量，默认为4 */ void Init(int n = 4) { //申请n个int大小的内存空间 array = (int*)malloc(n * sizeof(int)); // 检查内存是否申请成功 if (array==nullptr) { perror("malloc申请空间失败"); return; } // 初始化栈的容量和栈顶指针 capacity = n; top = 0; //top指向下一个可插入的位置 } /*-------------------------栈的“入栈”操作-------------------------*/ void Push(int x) { // 这里应该添加扩容逻辑，当top == capacity时需要扩容 // 当前实现没有扩容功能，会导致数组越界 // array[top++] = x; // 元素放入数组，然后top指针后移 } /*-------------------------栈的“获取栈顶元素”操作-------------------------*/ int Top() { assert(top > 0); //断言检查栈是否为空 return array[top - 1]; } /*-------------------------栈的“销毁”操作-------------------------*/ void Destroy() { free(array); // 释放动态数组 array = nullptr; // 指针置空，防止野指针 top = capacity = 0; // 重置容量和栈顶指针 } private: /*---------------------成员变量---------------------*/ int* array; // 动态数组指针，存储栈元素 int capacity; // 栈的容量 int top; // 栈顶指针(指向下一个可插入位置) }; int main() { Stack st; // 创建栈对象 st.Init(); // 初始化栈(使用默认容量4) st.Push(1); // 压入元素1 st.Push(2); // 压入元素2 // 输出栈顶元素(应该是2) cout << st.Top() << endl; st.Destroy(); // 销毁栈，释放资源 return 0; }

这里我们最能明显体会到的区别有以下三点：

维度

C语言实现

C++类实现

数据与操作

分离（结构体+独立函数）

整合（成员变量+成员方法）

实例表示

显式传递结构体指针（Stack*）

隐含this指针（st.Push()）

访问控制

无封装（所有字段可被外部直接修改）

通过private保护关键数据

---------------类的实例化---------------

什么是类的实例化？

类的实例化：是指根据类的定义创建具体对象的过程。

  • 实例化后，对象会获得类中定义的成员变量（数据）和成员函数（行为），并占用实际的内存空间。

实例化的核心概念：

  • 类（Class）：是对象的蓝图或模板，仅定义结构，不占用内存。
  • 对象（Object）：是类的具体实例，占用内存，存储实际数据。

类比：

  • 类 ≈ 建筑设计图
  • 对象 ≈ 按设计图建造的房子

在面向对象编程中，一个类可以实例化出多个对象，这些实例化出的对象会占用实际的物理空间，用于存储类成员变量。 类与对象的关系就好比建筑设计图与实际建筑：建筑设计图详细规划了房屋的结构，如房间数量、空间布局、功能分区等，但它只是概念性的图纸，并不具备实体形态，无法供人居住或使用；只有依照设计图施工建造出实际的房屋，才能满足居住、办公等实际需求。 同理，类是对数据和行为的抽象描述，定义了成员变量和成员函数，但它本身并不占据物理内存，也无法存储实际数据，仅作为对象创建的模板。 而通过类实例化得到的对象，就像建造完成的房屋，会在计算机内存中分配实际的空间，用于存储类所定义的成员变量的值。

  • 例如：通过 “学生” 类可以实例化出张三、李四等具体学生对象，每个对象都有自己独立的存储空间，用于存放各自的姓名、年龄、成绩等成员变量数据，且不同对象的同一成员变量可以存储不同的值。
  • 多个对象之间相互独立，各自存储和管理自己的数据，却又共享类所定义的行为和操作规范，使得程序能够高效地处理复杂的现实场景。
http://www.jsqmd.com/news/474841/

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