类的定义（类和对象上）
目录
1 类的定义
1.1 类定义格式
1.2 访问限定符
1.3类域
2 实例化
2.2 对象大小
3 this指针
4. C++和C语言实现Stack对比
1 类的定义
1.1 类定义格式
class为类的关键字，stack为类的名字，{}中为类的主体，注意，类定义结束后面分号不能省略。类体内内容称为类的成员：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成员函数。
为了区分成员变量，一般成员变量会加一个特殊标识，如成员变量前面或后面加_或者前面加m，注意c++这个并不是强制的，只是一些惯例，具体看公司要求。
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，一般情况下还是推荐class定义类。
定义在类里面的成员函数默认为inline。
#include
#include
using namespace std;
class Stack
{
public:
//成员函数
void Init(int n = 4)
{
array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
if (nullptr == array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
capacity = 0;
top = 0;
}
void Push(int x)
{
//...扩容
array[top++] = x;
}
int Top()
{
assert(top > 0);
return array[top - 1];
}
void Destory()
{
free(array);
array = nullptr;
capacity = top = 0;
}
private:
int* array;
size_t capacity = 0;
size_t top;
};//分号不能省略
int main()
{
Stack st;
st.Init();
st.Push(1);
st.Push(2);
cout << st.Top() << endl;
st.Destory();
return 0;
}
#include
using namespace std;
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
//为了区分成员变量，
// 一般习惯上会在成员变量上加一个特殊标识
//如在成员变量前或后加_，或者前面加m
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d;
d.Init(2024, 3, 31);
return 0;
}
#include
using namespace std;
//c++中，struct升级成了类
//1.类中可以定义函数
//2.struct名称就可以代表类型
//c++兼容c中struct的用法
typedef struct ListNodeC
{
struct ListNode* next;
int val;
}LTNode;
//不再需要typedef,ListNodeCpp就可以代表类型
struct ListNodeCpp
{
void Init(int x)
{
next = nullptr;
val = x;
}
ListNodeCpp* next;
int val;
};
int main()
{
return 0;
}
1.2 访问限定符
c++中国一种实现封装的方式，用类将对象的属性和方法结合在一块，让对象更完善，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被直接访问，protected和private修饰的成员在类外不可以被直接访问，protected和private是一样的，以后继承章节才能体现出它们的区别。
访问限定作用域从该访问限定符出现的位置开始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。
class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为private，struct默认为public。
一般成员变量都会被限制为private/protected,需要给别人使用的成员函数会设为public。
1.3类域
类定义了一个新的作用域，类的所有成员都在类的作用域中，在类外定义成员时，需要使用::作用域操作符指明成员属于哪个类域。
类域影响的是编译的查找规则，下面Init函数如果不指定类域stack，那么编译器就把Init当作全局函数，那么编译时，找不到array等成员的声明/定义，就会报错。指定类域Stack，就是知道Init是成员函数，当前域找不到array等成员，就会到类域中查找。
#include
#include
using namespace std;
class Stack
{
public:
//成员函数
void Init(int n = 4);
private:
int* array;
size_t capacity = 0;
size_t top;
};//分号不能省略
// 声明和定义分离，需要指定类域
void Stack::Init(int n = 4)
{
array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
if (nullptr == array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
capacity = 0;
top = 0;
}
int main()
{
Stack st;
st.Init();
return 0;
}
2 实例化
2.1 实例化概念
用类类型在物理内存创建对象的过程，成为类实例化对象。
类是对象的一种抽象描述，是一种模型一样的东西，限定了类有哪些成员变量，这些成员变量只是声明，没有分配空间，用类实例化成对象时，才分配空间。
一个类可以实例化多个对象，实例化出的对象，占用实际的物理空间，存储成员变量。打个比方，类实例化出对象就像现实使用建筑设计图纸建造出房子，类就像是设计图，设计图规划了有多少个房间，房间大小功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能主人，用设计图修建出房子，房子才能住人。同样，类就像设计图一样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。
#include
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 d1;
Date d2;
d1.Init(2025, 6, 25);
d1.Print();
d2.Init(2024, 4, 1);
d2.Print();
}
2.2 对象大小
分析⼀下类对象中哪些成员呢？类实例化出的每个对象，都有独⽴的数据空间，所以对象中肯定包含成员变量，那么成员函数是否包含呢？⾸先函数被编译后是⼀段指令，对象中没办法存储，这些指令存储在⼀个单独的区域(代码段)，那么对象中⾮要存储的话，只能是成员函数的指针。再分析⼀下，对象中是否有存储指针的必要呢，Date实例化d1和d2两个对象，d1和d2都有各⾃独⽴的成员变量_year/_month/_day存储各⾃的数据，但是d1和d2的成员函数Init/Print指针却是⼀样的，存储在对象中就浪费了。如果⽤Date实例化100个对象，那么成员函数指针就重复存储100次，太浪费了。
其实函数指针是不需要存储的，函数指针是⼀个地址，调⽤函数被编译成汇编指令[call地址]，其实编译器在编译链接时，就要找到函数的地址，不是在运⾏时找，只有动态多态是在运⾏时找，就需要存储函数地址，这个我们以后会讲解。
上⾯我们分析了对象中只存储成员变量，C++规定类实例化的对象也要符合内存对⻬的规则。
内存对齐规则
第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
其他成员变量要对齐到某个数字（对齐数）的整数倍的地址处。
注意：对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。
VS默认的对齐数为8.
结构体总大小为：最大对齐数（所有变量类型最大者与默认对齐数取最小）的整数倍。
如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍，结构体的整体大小就是所有最大对齐数（含嵌套结构体的对齐数）的整数倍。
#include
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;
cout << sizeof(b) << endl;
cout << sizeof(c) << endl;
return 0;
}
上⾯的程序运⾏后，我们看到没有成员变量的B和C类对象的大小是1，为什么没有成员变量还要给1个字节呢？因为如果⼀个字节都不给，怎么表⽰对象存在过呢！所以这⾥给1字节，纯粹是为了占位标识对象存在。
3 this指针
Date类中有Init与Print两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调⽤Init和Print函数时，该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？那么这⾥就要看到C++给了⼀个隐含的this指针解决这⾥的问题
编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置，增加⼀个当前类类型的指针，叫做this指针。⽐如Date类的Init的真实原型为，void Init(Date* const this,int year,int month,int day)
类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给_year赋值，this ->_year=year;
C++规定不能在实参和形参的位置显⽰的写this指针(编译时编译器会处理)，但是可以在函数体内显⽰使⽤this指针。
#include
using namespace std;
class Date
{
public:
//void Init(Date* const this, int year, int month, int day)
void Init(int year, int month, int day)
{
//编译报错，
//错误 C2106 “ = ”: 左操作数必须为左值
//this = nullptr;
//this->_year = year;
_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 d1;
Date d2;
d1.Init(2025, 6, 25);
d1.Print();
d2.Init(2024, 4, 1);
d2.Print();
}
4. C++和C语言实现Stack对比
面向对象三大特性：封装，继承，多态，下面的对比我们可以初步了解一下封装。
通过下面两份代码对比，我们发现C++实现Stack形态上还是发生了很大变化，底层和逻辑上没啥变化。
C++中数据和函数都放到了类里，通过访问限定符进行了限制，不能再随意通过对象直接修改数据，这是C++封装的一种体现，这个是最重要的变化。这里的封装本质是一种更严格规范的管理，避免出现乱访问修改的问题，当然封装不仅仅是这样的，我们后面还需要不断的学习。
c++中有一些相对方便的语法，比如Init的缺省参数会方便很多，成员函数每次不需要传对象地址，因为this指针隐含的传递了，方便了很多，使用类型不再需要typedef，用类名很方便。
在我们这个C++入门阶段，实现的Stack看起来变了很多，但是实质上变化不大。等着我们后面看STL中的用适配器实现的Stack，大家再感受C++的魅力。
//c实现Stack代码
#include
#include
#include
#include
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 STDestory(ST* ps){
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
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("reallo 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\n", STTop(&s));
STPop(&s);
}
STDestory(&s);
return 0;
}
//C++实现Stack代码
#include
using namespace std;
#include
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
void Init(int n=4)
{
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail");
return;
}
_top = 0;
_capacity = 0;
}
void Push(STDataType x)
{
if (_top == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("reallo 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 Destory()
{
free(_a);
_a = nullptr;
_top = _capacity = 0;
}
private:
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\n", s.Top());
s.Pop();
}
s.Destory();
return 0;
}
很高兴您能看到这里。今天的汗水是明天的答案，此刻的坚持是未来的底气。希望这篇文章分享能为你带来启发，也欢迎在评论区留下你的见解或建议——若有任何批评指正，请不吝留言，我们一起探讨优化。