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。