C++ 类和对象基础详解 | 极客日志

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C++ 类和对象基础详解

介绍 C++ 类的基本定义、访问限定符、类域、实例化概念及对象大小计算规则。详细讲解了 this 指针的作用机制，并通过 C 与 C++ 实现 Stack 的对比展示封装特性。同时涵盖内存对齐规则及空对象占位原理，帮助理解面向对象编程核心概念。

数字游民发布于 2026/3/23更新于 2026/4/1715K 浏览

C++ 类和对象基础详解

1. 类的定义

1.1 类定义格式

class 为定义类的关键字，Date 为类的名字，{ } 中为类的主体，注意类定义结束时后面分号不能省。类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量；类中的函数称为类的方法或者成员函数。
为了区分成员变量，一般习惯上成员变量会加一个特殊标识，如成员变量前面或者后面加 _ 或者 m 开头。注意 C++ 中这个并不是强制的，只是一些惯例，具体看公司的要求。
C++ 中 struct 也可以定义类，C++ 兼容 C 中 struct 的用法，同时 struct 升级成了类，明显的变化是 struct 中可以定义函数，一般情况下我们还是推荐用 class 定义类。
定义在类里面的成员函数默认为 inline。

class Date {
public:
    // 无参数的构造函数
    Date() { _year = 1900; _month = 1; _day = 1; }
    void ShowDate() { cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl; }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

类的语法结构

class ClassName {
    access_specifier: member_variables;
    member_functions();
};

access_specifier：定义成员的访问权限（public、private、protected）。
member_variables：类的数据成员（属性）。
member_functions：类的成员函数（方法）。

1.2 访问限定符

C++ 一种实现封装的方式，用类将对象的属性与方法结合在一块，让对象更加完善，通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。
public 修饰的成员在类外可以直接被访问；protected 和 private 修饰的成员在类外不能直接被访问，protected 和 private 是一样的，以后继承章节才能体现出他们的区别。
访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止，如果后面没有访问限定符，作用域就到即类结束。

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}

#include<iostream>
using namespace std;

class Stack {
public:
    // 成员函数
    void Init(int n = 4);
private:
    // 成员变量
    int* array;
    size_t capacity;
    size_t top;
};

// 声明和定义分离，需要指定类域
void Stack::Init(int n) {
    // 如果会 C++ 的 new 同理
    array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
    if (nullptr == array) {
        perror("malloc 申请空间失败");
        return;
    }
    capacity = n;
    top = 0;
}

int main() {
    Stack st;
    st.Init();
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
    void Init(int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; }
    void Print() { cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl; }
private:
    // 这里只是声明，没有开空间
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main() {
    // Date 类实例化出对象 d1 和 d2
    Date d1;
    Date d2;
    d1.Init(2024, 3, 31);
    d1.Print();
    d2.Init(2024, 7, 5);
    d2.Print();
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;

// 计算一下 A/B/C 实例化的对象是多⼤？
class A {
public:
    void Print() { cout << _ch << endl; }
private:
    char _ch;
    int _i;
};

class B {
public:
    void Print() { //... }
};

class C {
};

int main() {
    A a;
    B b;
    C c;
    cout << sizeof(a) << endl; //8
    cout << sizeof(b) << endl; //1
    cout << sizeof(c) << endl; //1
    return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
    // 省略了 this 指针，但在函数体内仍然可以使用
    // void Init(Date* const this, int year, int month, int day)
    void Init(int year, int month, int day) {
        // this->_year = year;
        _year = year;
        // 可以省略 this 指针，但为了区分形参和成员变量，建议加上
        this->_month = month;
        this->_day = day;
    }
    void Print() { cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl; }
private:
    // 这里只是声明，没有开空间
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main() {
    // Date 类实例化出对象 d1 和 d2
    Date d1;
    Date d2;
    d1.Init(2024, 3, 31);
    d1.Print();
    d2.Init(2024, 7, 5);
    d2.Print();
    return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>

typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
    STDataType* a;
    int top;
    int capacity;
}ST;

void STInit(ST* ps) {
    assert(ps);
    ps->a = NULL;
    ps->top = 0;
    ps->capacity = 0;
}

void STDestroy(ST* ps) {
    assert(ps);
    free(ps->a);
    ps->a = NULL;
    ps->top = ps->capacity = 0;
}

void STPush(ST* ps, STDataType x) {
    assert(ps);
    // 满了，扩容
    if (ps->top == ps->capacity) {
        int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
        STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));
        if (tmp == NULL) {
            perror("realloc fail");
            return;
        }
        ps->a = tmp;
        ps->capacity = newcapacity;
    }
    ps->a[ps->top] = x;
    ps->top++;
}

bool STEmpty(ST* ps) {
    assert(ps);
    return ps->top == 0;
}

void STPop(ST* ps) {
    assert(ps);
    assert(!STEmpty(ps));
    ps->top--;
}

STDataType STTop(ST* ps) {
    assert(ps);
    assert(!STEmpty(ps));
    return ps->a[ps->top - 1];
}

int STSize(ST* ps) {
    assert(ps);
    return ps->top;
}

int main() {
    ST s;
    STInit(&s);
    STPush(&s, 1);
    STPush(&s, 2);
    STPush(&s, 3);
    STPush(&s, 4);
    while (!STEmpty(&s)) {
        printf("%d ", STTop(&s));
        STPop(&s);
    }
    STDestroy(&s);
    return 0;
}
// 输出：4 3 2 1

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<cassert>
using namespace std;

typedef int STDataType;

class Stack {
public:
    // 成员函数
    void Init(int n = 4) {
        _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
        if (nullptr == _a) {
            perror("malloc 申请空间失败");
            return;
        }
        _capacity = n;
        _top = 0;
    }
    void Push(STDataType x) {
        if (_top == _capacity) {
            int newcapacity = _capacity * 2;
            STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity * sizeof(STDataType));
            if (tmp == NULL) {
                perror("realloc fail");
                return;
            }
            _a = tmp;
            _capacity = newcapacity;
        }
        _a[_top++] = x;
    }
    void Pop() {
        assert(_top > 0);
        --_top;
    }
    bool Empty() {
        return _top == 0;
    }
    int Top() {
        assert(_top > 0);
        return _a[_top - 1];
    }
    void Destroy() {
        free(_a);
        _a = nullptr;
        _top = _capacity = 0;
    }
private:
    // 成员变量
    STDataType* _a;
    size_t _capacity;
    size_t _top;
};

int main() {
    Stack s;
    s.Init();
    s.Push(1);
    s.Push(2);
    s.Push(3);
    s.Push(4);
    while (!s.Empty()) {
        printf("%d ", s.Top());
        s.Pop();
    }
    s.Destroy();
    return 0;
}
// 输出：4 3 2 1

#include<iostream>
using namespace std;

class A {
public:
    void Print() {
        cout << "A::Print()" << endl;
        cout << _a << endl;
    }
private:
    int _a;
};

int main() {
    A* p = nullptr;
    p->Print();
    return 0;
}

int main() {
    A obj; // 创建一个有效的对象
    A* p = &obj; // 指针指向有效对象
    p->Print(); // 安全调用
    return 0;
}