news 2026/8/21 16:57:03

C++ 类的定义和实例化全解

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
C++ 类的定义和实例化全解

1.类的定义

1.1 类定义格式

• class为定义类的关键字，Stack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。

• 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。

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classDate

{

public:

voidInit(intyear,intmonth,intday)

{

_year = year;

_month = month;

_day = day;

}

private:

// 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_ 或者 m开头

int_year;// year_ m_year

int_month;

int_day;

};

intmain()

{

Date d;

d.Init(2024, 3, 31);

return0;

}

主流的两种区分方法

驼峰法：

类型和函数首字母大写开头（如果是单词，则首字母大写开头+单词首字母大写，如StackInit）

变量首字母小写（单词首字母小写开头+单词首字母大写，如initCapacity）

第二种方法

stack_init

init_capacity

•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。

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structA

{

inta1;

inta2;

voidInit();

};

intmain()

{

structA aa1;//兼容了c

A aa2;//升级成了类

aa2.Init();//调用

return0;

}

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#include<iostream>

usingnamespacestd;

// C++升级struct升级成了类

// 1、类⾥⾯可以定义函数

// 2、struct名称就可以代表类型

typedefstructListNodeC

{

//cpp中ListNodeC就可以代表类型，不需要写成下面那样

//struct ListNodeC* next;

ListNodeC* next;

intval;

}LTNode;

• 定义在类里⾯的成员函数默认为inline。

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#include<iostream>

usingnamespacestd;

classStack

{

public:

// 成员函数

voidInit(intn = 4)

{

arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);

if(nullptr == arr)

{

perror("malloc申请空间失败");

return;

}

capacity = n;

top = 0;

}

voidPush(intx)

{

// ...扩容

arr[top++] = x;

}

intTop()

{

assert(top > 0);

returnarr[top - 1];

}

voidDestroy()

{

free(arr);

arr = nullptr;

top = capacity = 0;

}

private:

// 成员变量

int* arr;

size_tcapacity;

size_ttop;

};// 分号不能省略

intmain()

{

Stack st;

st.Init();

st.Push(1);

st.Push(2);

cout << st.Top() << endl;

st.Destroy();

return0;

}

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⼾使⽤。

• 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目前认为是一样的，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。

• 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放为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。

• 类域影响的是编译的查找规则，下⾯程序中Init如果不指定类域Stack，那么编译器就把Init当成全局函数，那么编译时找不到arr等成员的声明/定义在哪⾥，就会报错。指定类域Stack，就是知道Init是成员函数，当前域找不到的arr等成员，就会到类域中去查找。

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//.h

classStack

{

public:

// 成员函数

voidInit(intn = 4);

private:

// 成员变量

int* arr;

size_tcapacity;

size_ttop;

};

// 声明和定义分离，需要指定类域

//.cpp

voidStack::Init(intn)

{

arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);

if(nullptr == arr)

{

perror("malloc申请空间失败");

return;

}

capacity = n;

top = 0;

}

intmain()

{

Stack st;

st.Init();

return0;

}

2. 实例化

2.1 实例化概念

• ⽤类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象。

• 类是对象进⾏⼀种抽象描述，是⼀个模型⼀样的东西，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，⽤类实例化出对象时，才会分配空间。

• 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。

打个⽐⽅：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，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，也不能住⼈，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。

一张图纸可以建造多个房子，一个类可以有多个实例化对象

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#include<iostream>

usingnamespacestd;

classDate

{

public:

voidInit(intyear,intmonth,intday)

{

_year = year;

_month = month;

_day = day;

}

voidPrint()

{

cout << _year <<"/"<< _month <<"/"<< _day << endl;

}

private:

// 这⾥只是声明，没有开空间

int_year;

int_month;

int_day;

};

intmain()

{

// Date类实例化出对象d1和d2(整体定义)

Date d1;

Date d2;

d1.Init(2024, 3, 31);

d1.Print();

d2.Init(2024, 7, 5);

d2.Print();

return0;

}

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空间。当⽤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。

这⾥需要再额外多说⼀下，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)，所以不用存指针（也就是函数地址），编译器可以找到。

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。

内存对⻬规则

• 第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。

• 其他成员变量要对⻬到某个数字（对⻬数）的整数倍的地址处。

注意：对⻬数=编译器默认的⼀个对⻬数与该成员⼤⼩的较⼩值。

VS中默认的对⻬数为8

•结构体总⼤⼩为：最⼤对⻬数（所有成员变量的对齐数中的最大值）的整数倍。

• 如果嵌套了结构体的情况，嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处，结构体的整体⼤⼩就是所有最⼤对⻬数（含嵌套结构体的对⻬数）的整数倍。

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// 计算⼀下A/B/C实例化的对象是多⼤？

classA

{

public:

voidPrint()

{

cout << _ch << endl;

}

private:

char_ch;

int_i;

};

classB

{

public:

voidPrint()

{

//...

}

};

classC

{};

intmain()

{

A a;

B b;

C c;

cout <<sizeof(a) << endl;//8

cout <<sizeof(b) << endl;

cout <<sizeof(c) << endl;

return0;

}

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

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