本文主要是介绍类和对象（上）、类的定义、类的访问限定符及封装、类的作用域 、类的实例化、类对象模型 、this指针，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
目录
一、面向过程和面向对象初步认识
二、类的引入
2.1 类是结构体的升级
三、类的定义
类的两种定义方式：
1. 声明和定义全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理。
2. 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::
四、类的访问限定符及封装
4.1 访问限定符
【面试题】
4.2 封装
五、类的作用域
六、类的实例化
七、类对象模型
7.1 如何计算类对象的大小
7.2 类对象的存储方式猜测
7.3 结构体内存对齐规则
【面试题】
八、this指针
8.1、this指针的引出
8.2 this指针的特性
8.3. C语言和C++实现Stack的对比
1. C语言实现
2. C++实现
一、面向过程和面向对象初步认识
C语言是面向过程的，关注的是过程，分析出求解问题的步骤，通过函数调用逐步解决问题。
C++是基于面向对象的，关注的是对象，将一件事情拆分成不同的对象，靠对象之间的交互完
成。
面向对象相比面向过程来说，可扩展性更强，维护起来也更容易。
二、类的引入
2.1 类是结构体的升级
1、C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。
2、struct的自定义类型要定义一个变量的时候要加struct，class直接定义
C语言结构体中只能定义变量，在C++中，结构体内不仅可以定义变量，也可以定义函数。比如：
之前在数据结构初阶中，用C语言方式实现的栈，结构体中只能定义变量；现在以C++方式实现，
会发现struct中也可以定义函数。
// C++兼容C中struct的用法
// 类和对象
// 1个类 实例化 N个对象// C++兼容C中struct的用法
struct Stack
{void Init(int n = 4){_array = (int*)malloc(sizeof(int) * n);if (nullptr == _array){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}int* _array;size_t _capacity;size_t _top;
};int main()
{struct Stack s1;// 结构体定义方式（向下兼容）s1.Init(10);Stack s2;// 类的定义方式s2.Init(10);return 0;
}上面结构体的定义，在C++中更喜欢用class来代替。
class Stack
{
// 只要不加入访问限定符，就是私有
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 = n;top = 0;}void Push(int x){// ...扩容array[top++] = x;}int Top(){assert(top > 0);return array[top - 1];}// 一般来说，将变量设为私有，函数设为公有
private:// 成员变量，这里仅仅是声明int* array;size_t capacity;size_t top;
};// 封装
// 先把数据和方法放到一起
// 借助访问限定符，设置公有和私有
int main()
{//class Stack st1;Stack st2;// 使用st2.Init();st2.Push(1);st2.Push(2);st2.Push(3);st2.Push(4);// cout << st2.array[st2.top] << endl;// array 和 top 成员变量在 Stack 类中被声明为 private，// 这意味着它们不能从类的外部直接访问。cout << st2.Top() << endl;return 0;
} 
// 空类 -> 1
// 这一个字节，不存储有效数据，标识对象被定义出来
class A3
{};// 1byte
class A2 {
public:void f2() {}
};int main()
{// 类 -> 对象 1->多// 对象的实例化// 对象的占用的大小，只考虑成员变量Stack st1;Stack st2;st1.Init();st2.Init();st1._top++;st2._top--;cout << sizeof(st1) << endl;cout << sizeof(Stack) << endl;cout << sizeof(A3) << endl;A3 aa1;A3 aa2;return 0;
} 
三、类的定义
class className
{// 类体（类域）：由成员函数和成员变量组成}; // 一定要注意后面的分号 class为定义类的关键字，ClassName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略。
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。
类的两种定义方式：
1. 声明和定义全部放在类体中，需注意：成员函数如果在类中定义，编译器可能会将其当成内联函数处理。
2. 类声明放在.h文件中，成员函数定义放在.cpp文件中，注意：成员函数名前需要加类名::
一般情况下，更期望采用第二种方式。注意：上课为了方便演示使用方式一定义类，大家后序工
作中尽量使用第二种。
成员变量命名规则的建议：
// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
class Date
{
public:void Init(int year){// 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？year = year;}
private:int year;
};所以一般都建议这样
class Date
{
public:void Init(int year){_year = year;}
private:int _year;
};
// 或者这样
class Date
{
public:void Init(int year){mYear = year;}
private:int mYear;
};
// 其他方式也可以的，主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行。
四、类的访问限定符及封装
4.1 访问限定符
C++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。
【访问限定符说明】
1. public修饰的成员在类外可以直接被访问
2. protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)
3. 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
4. 如果后面没有访问限定符，作用域就到 } 即类结束。
5. class的默认访问权限为private，struct为public(因为struct要兼容C)
（一般来说，将变量设为私有，函数设为公有）
注意：访问限定符只在编译时有用，当数据映射到内存后，没有任何访问限定符上的区别
【面试题】
问题：C++中struct和class的区别是什么？
解答：C++需要兼容C语言，所以C++中struct可以当成结构体使用。另外C++中struct还可以用来
定义类。和class定义类是一样的，区别是struct定义的类默认访问权限是public，class定义的类
默认访问权限是private。注意：在继承和模板参数列表位置，struct和class也有区别，后序给大
家介绍。
4.2 封装
【面试题】
面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
在类和对象阶段，主要是研究类的封装特性，那什么是封装呢？
封装：将数据和操作数据的方法进行有机结合，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口来
和对象进行交互。
封装本质上是一种管理，让用户更方便使用类。比如：对于电脑这样一个复杂的设备，提供给用
户的就只有开关机键、通过键盘输入，显示器，USB插孔等，让用户和计算机进行交互，完成日
常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。
对于计算机使用者而言，不用关心内部核心部件，比如主板上线路是如何布局的，CPU内部是如
何设计的等，用户只需要知道，怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互即可。因此计
算机厂商在出厂时，在外部套上壳子，将内部实现细节隐藏起来，仅仅对外提供开关机、鼠标以
及键盘插孔等，让用户可以与计算机进行交互即可。
在C++语言中实现封装，可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合，通过访问权限来
隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。
五、类的作用域
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。在类体外定义成员时，需要使用 ::
作用域操作符指明成员属于哪个类域。
class Person
{
public:void PrintPersonInfo();
private:char _name[20];char _gender[3];int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{cout << _name << " " << _gender << " " << _age << endl;
}六、类的实例化
用类类型创建对象的过程，称为类的实例化
1. 类是对对象进行描述的，是一个模型一样的东西，限定了类有哪些成员，定义出一个类并没
有分配实际的内存空间来存储它；比如：入学时填写的学生信息表，表格就可以看成是一个
类，来描述具体学生信息。
类就像谜语一样，对谜底来进行描述，谜底就是谜语的一个实例。
谜语："年纪不大，胡子一把，主人来了，就喊妈妈" 谜底：山羊
2. 一个类可以实例化出多个对象，实例化出的对象 占用实际的物理空间，存储类成员变量
int main()
{Person._age = 100; // 编译失败：error C2059: 语法错误:“.”return 0;
}Person类是没有空间的，只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。
3. 做个比方。类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就像是设计图，只设
计出需要什么东西，但是并没有实体的建筑存在，同样类也只是一个设计，实例化出的对象
才能实际存储数据，占用物理空间
七、类对象模型
7.1 如何计算类对象的大小
class A
{
public:
void PrintA()
{cout<<_a<<endl;
}
private:
char _a;
};问题：类中既可以有成员变量，又可以有成员函数，那么一个类的对象中包含了什么？如何计算一个类的大小？
答：一个类的对象中包含了该类所有成员变量的实例（即状态），而成员函数则是通过对象的引用（或指针）来调用的共享代码。
7.2 类对象的存储方式猜测
- 对象中包含类的各个成员
- 缺陷：每个对象中成员变量是不同的，但是调用同一份函数，如果按照此种方式存储，当一个类创建多个对象时，每个对象中都会保存一份代码，相同代码保存多次，浪费空间。那么如何解决呢？
- 代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址
- 只保存成员变量，成员函数存放在公共的代码段
问题：对于上述三种存储方式，那计算机到底是按照那种方式来存储的？
我们再通过对下面的不同对象分别获取大小来分析看下
// 类中既有成员变量，又有成员函数
class A1 {
public:void f1(){}
private:int _a;
};
// 类中仅有成员函数
class A2 {
public:void f2() {}
};
// 类中什么都没有---空类
class A3
{};
结论：一个类的大小，实际就是该类中”成员变量”之和，当然要注意内存对齐
注意空类的大小，空类比较特殊，编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象。
7.3 结构体内存对齐规则
1. 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。
2. 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中默认的对齐数为8
3. 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参数取最小）的整数倍。
4. 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处，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。
【面试题】
class A4
{//private:char _ch;int _i;
};int main()
{cout << sizeof(A4) << endl;return 0;
}
1. 结构体怎么对齐？ 为什么要进行内存对齐？
2. 如何让结构体按照指定的对齐参数进行对齐？能否按照3、4、5即任意字节对齐？
3. 什么是大小端？如何测试某台机器是大端还是小端，有没有遇到过要考虑大小端的场景
八、this指针
8.1、this指针的引出
我们先来定义一个日期类 Date
class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//void Print(Date* const this)void Print(){// this = nullptr;cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};int main()
{Date d1;Date d2;d1.Init(2024, 4, 2);d2.Init(2024, 4, 3);//d1.Print(&d1);d1.Print();//d2.Print(&d2);d2.Print();return 0;
}
对于上述类，有这样的一个问题：
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 函
数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢？
C++中通过引入this指针解决该问题，即：C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏
的指针参数，让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)，在函数体中所有“成员变量”
的操作，都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是透明的，即用户不需要来传递，编
译器自动完成。
8.2 this指针的特性
1. this指针的类型：类类型* const，即成员函数中，不能给this指针赋值。
2. 只能在“成员函数”的内部使用。
3. this指针本质上是“成员函数”的形参，当对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给
this形参。所以对象中不存储this指针。
4. this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传
递，不需要用户传递。
【面试题】
1. this指针存在哪里？
2. this指针可以为空吗？
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:void PrintA(){cout << "Print()" << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->PrintA();return 0;
}C、正常运行。
调用 p->Print()时：虽然 p 是一个空指针，但调用 Print 时不会访问对象内部的成员变量，因此不会解引用空指针。这种情况下，Print 的调用实际上只是一种静态绑定的函数调用，不涉及对象的成员访问，因此不会引发未定义行为。
// 1.下面程序编译运行结果是？ A、编译报错 B、运行崩溃 C、正常运行
class A
{
public:void PrintA(){cout << _a << endl;}
private:int _a;
};
int main()
{A* p = nullptr;p->PrintA();return 0;
}
B、运行崩溃。当执行 p->PrintA() 时，由于它访问了类成员变量 _a，这会导致尝试解引用空指针 p 来访问 _a。这将引发未定义行为，因此，程序会在运行时崩溃。
分清楚语法规则和编译规则。
8.3. C语言和C++实现Stack的对比
1. C语言实现
// 定义栈中存储的数据类型为整数
typedef int DataType; // 定义栈结构体
typedef struct Stack { DataType* array; // 指向动态分配的数组的指针 int capacity; // 栈的最大容量 int size; // 栈的当前元素数量
} Stack; // 初始化栈，为栈分配初始内存并设置初始容量及大小
void StackInit(Stack* ps) { assert(ps); // 动态分配内存，初始容量为3个DataType大小 ps->array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3); // 检查内存是否分配成功 if (ps->array == NULL) { assert(0); return; } ps->capacity = 3; // 设置初始容量 ps->size = 0; // 初始化栈大小为0
} // 销毁栈，释放内存并重置栈的状态
void StackDestroy(Stack* ps) { // 断言指针不为空 assert(ps); if (ps->array) { free(ps->array); // 释放内存 ps->array = NULL; ps->capacity = 0; ps->size = 0; }
} // 检查栈的容量，并在必要时进行扩容
void CheckCapacity(Stack* ps) { if (ps->size == ps->capacity) { int newcapacity = ps->capacity * 2; // 容量翻倍 // 使用realloc尝试扩容 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; }
} // 向栈中添加一个元素
void StackPush(Stack* ps, DataType data) {assert(ps); CheckCapacity(ps); // 检查并扩容 ps->array[ps->size] = data; // 将数据放入栈顶 ps->size++; // 更新栈大小
} // 检查栈是否为空
int StackEmpty(Stack* ps) { assert(ps); return ps->size == 0; // 如果栈大小为0，则返回真（栈空）
} // 从栈中移除一个元素
void StackPop(Stack* ps) { if (!StackEmpty(ps)) { // 如果栈不为空 ps->size--; // 减小栈大小，相当于移除栈顶元素 }
} // 获取栈顶元素的值
DataType StackTop(Stack* ps) { // 断言栈不为空 assert(!StackEmpty(ps)); return ps->array[ps->size - 1]; // 返回栈顶元素的值
} // 获取栈的当前元素数量
int StackSize(Stack* ps) { // 断言指针不为空 assert(ps); return ps->size; // 返回栈的大小
} int main() { Stack s; // 声明一个栈变量 StackInit(&s); // 初始化栈 // 向栈中添加元素1, 2, 3, 4 StackPush(&s, 1); StackPush(&s, 2); StackPush(&s, 3); StackPush(&s, 4); printf("%d\n", StackTop(&s));printf("%d\n", StackSize(&s)); StackPop(&s); // 弹出栈顶元素 StackPop(&s); // 弹出栈顶元素 printf("%d\n", StackTop(&s)); printf("%d\n", StackSize(&s)); StackDestroy(&s); // 销毁栈，释放内存 return 0;
}可以看到，在用C语言实现时，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，因为该参数可能会为NULL
- 函数中都是通过Stack*参数操作栈的
- 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中，即数据和操作数据
的方式是分离开的，而且实现上相当复杂一点，涉及到大量指针操作，稍不注意可能就会出
错。
2. C++实现
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;// 定义一个别名 DataType
typedef int DataType;// 定义一个栈类
class Stack
{
public:// 初始化栈void Init(){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = 3;_size = 0;}// 压入元素void Push(DataType data){CheckCapacity(); // 检查并扩容_array[_size] = data;_size++;}// 弹出元素void Pop(){if (Empty())return;_size--;}// 获取栈顶元素DataType Top() { return _array[_size - 1]; }// 判断栈是否为空int Empty() { return 0 == _size; }// 获取栈的大小int Size() { return _size; }// 销毁栈void Destroy(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}private:// 检查并扩容栈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; // 动态数组，用于存储栈元素int _capacity; // 栈的容量int _size; // 栈的当前大小
};int main()
{Stack s;s.Init();s.Push(1); s.Push(2); s.Push(3);s.Push(4);printf("%d\n", s.Top()); // 打印栈顶元素printf("%d\n", s.Size()); // 打印栈的大小s.Pop(); // 弹出栈顶元素s.Pop(); // 再次弹出栈顶元素printf("%d\n", s.Top());printf("%d\n", s.Size());s.Destroy(); // 销毁栈return 0;
}
C++中通过类可以将数据 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
类外可以被调用，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物的认知。
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语言中需用用户自己维护。
今天就先到这了！！！
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这篇关于类和对象（上）、类的定义、类的访问限定符及封装、类的作用域 、类的实例化、类对象模型 、this指针的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
