C++篇（3）类和对象（上）

一、类的定义

1.1 类定义格式

定义类的关键字是class，class后面是类的名字，{}中是类的主体。类体中的内容称为类的成员，类中的变量成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，我们习惯上会在成员变量的前面或后面加上_ 或者 用m开头。在C++中，struct也可以定义类，明显的变化是struct中可以定义函数。定义在类里面的成员函数默认为inline。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，需要用::作用域操作符来指明。

1.2 访问限定符

C++通过访问权限选择性地将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，而protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问，在后续继承章节会体现出二者的区别。class定义的成员默认为private，struct默认为public。

下面是一个日期类的简易代码，后面类与对象的讲解都将基于这个类展开。

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

二、实例化

2.1 实例化概念

类是对象进行的一种抽象描述，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。只有用类实例化出对象时，才会分配空间。

class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
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(2025, 8, 20);
	d2.Init(2025, 8, 21);

	return 0;
}

2.2 对象大小

类实例化出的每个对象都有独立的空间，对象中包含成员变量，但是不会存储函数指针，因为函数指针是个地址，编译器在运行时不会找函数的地址。C++规定，类实例化的对象要符合内存对齐的规则。

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对齐数的整数倍地址处（对齐数 = min { 编译器默认对齐数，该成员大小 } ）

结构体总大小为最大对齐数的整数倍。

那么下面这两个类的大小是多少呢？

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

class C
{

};

编译运行之后我们看到，没有成员变量的B和C类对象的大小都是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，就无法表示对象存在。所以这里给一个字节纯粹是为了占位，表示对象存在。

三、this指针

在上面的Date类中，Init函数体内没有关于不同对象的区分，那么当d1调用Init函数时，该函数是如何知道应该访问d1对象还是d2对象呢？这里就涉及到C++中的一个隐含的this指针。

编译器编译后，类的成员函数都会默认在形参的第一个位置增加一个当前类类型的指针，叫做this指针。类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针来访问的。如下图所示：

注意：C++规定不能够在实参和形参的位置显示地写this指针（因为编译时编译器会处理），但是可以在函数体中显示使用this指针。

1、下面程序编译运行的结果是（）

A、编译报错       B、运行崩溃     C、正常运行

#include <iostream>
using namespace std;

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

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

	return 0;
}

答案是C！很多人可能第一眼看到main函数中p是空指针，p->Print()就是对空指针解引用，不应该是运行崩溃吗？注意，这里可不是解引用。因为我们上面讲了，Print函数的地址并没有存储在对象里面，所以这段代码编译成指令其实是call Print函数的地址，那这里的指针p有什么用呢？一方面p是A*类型的，也就是说编译器会去调用A类域的成员函数Print，另一方面就是我们上面说的传递this指针，这里就是直接把p传递过去。也就是说，这里的this就是空指针。

2、下面程序编译运行的结果是（）

A、编译报错       B、运行崩溃     C、正常运行

#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;
}

答案是B！和上一道题很像，但是这里在成员函数中打印_a的值，就导致了运行崩溃。这里的核心问题才是对空指针解引用，我们表面上是打印_a，但实际上访问的是this->_a，而上一题说了，这里的this指针是空指针，this->_a就是在对空指针（this）解引用。

注意：空指针解引用在语法上是没有问题的，也就是说在编译时不会报错，只会在运行时崩溃。