五、类的实例化

用类类型创建对象的过程，称为类的实例化。

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。类和对象的关系可以看成，拿图纸建房子的过程，图纸就是类，建出来的一栋栋房子，就是一个个的对象。

一个类可以实例化出多个对象，就像一个图纸，可以建成很多房子一样，实例化出的对象占用实际的物理空间，存储类成员变量。类里面不能存数据，就像图纸里面不能住人一样。

//定义一个人的类
class Person
{
public:
  //成员函数——显式基本信息
  void showInfo()
  {
    cout << _name << "-" << _sex << "-" << _age << "-" << endl;
  }
public:
  //成员变量
  const char* _name;//姓名
  const char* _sex;//性别
  int _age;//年龄
};
int main()
{
  Person p1;//用类实例化一个对象p1
  p1._name = "王华";
  p1._sex = "男";
  p1._age = 10;
  //Person._name = "黎明";//这是错的，这就相当于图纸里住人
  return 0;
}

六、类对象模型

📖类对象的大小

// 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
{};
int main()
{
  cout << "A1的大小" << sizeof(A1) << endl;
  cout << "A2的大小" << sizeof(A2) << endl;
  cout << "A3的大小" << sizeof(A3) << endl;
  return 0;
}

一个类的大小，实际就是该类中“成员变量”之和，要遵守内存对齐规则，对于一个没有成员变量的类来说，编译器会给这种类一个字节，来唯一标识这个类对象。

还是以建房子为例，类就相当于图纸，对象就是用图纸建造出来的房子，成员变量就相当于卧室、厨房、卫生间等，是每个房子都应该有的属性。而成员函数，就相当于健身房、篮球场等，不需要建在每一个房子里，建在一个公共场所，大家都可以来使用。

小Tips：sizeof(类)和sizeof(对象)计算出来的结果是一样，前者相当于拿着图纸，计算房子的面积，后者相当于直接拿尺子去测量实际房子的面积。

📖结构体内存对齐规则

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。

对齐数=编译器默认的对齐数与该成员大小的较小值。（vs的默认对齐数是8）

结构体的总大小：最大对齐数（所有变量类型中的最大对齐数和默认对齐数取最小）的整数倍。

如果嵌套了结构体，嵌套的结构体对齐到自己最大的对齐数的整数倍处，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。

📖为什么会有内存对齐规则？

计算机在访问数据的时候，并不是想访问哪个字节就访问哪个字节。而是按倍数进行访问，固定一次访问多少，具体和硬件电路有关。内存对齐会减少计算机读取数据的访问次数，提高数据的读取效率。修改默认对齐数，本质上是用时间换空间，因为硬件电路一次访问多少个字节是固定的。修改默认对齐数只是改变了数据的存储方式。

class A1 
{
public:
  void f1() {}
private:
  char _ch;
  int _a;
};

如上图，在没有内存对齐的情况下，虽然整体占用的空间变小了，但是读取成员变量_a的时候，就非常麻烦，由于硬件电路的原因，不能直接从_a的起始地址开始读取，这就导致需要读取两次，并且还要把第一个读取到的第一个字节给去掉，和第二次读取得到的第一个字节进行拼接，这个过程是十分麻烦的。而左边，在内存对齐的情况下，读取_a只需要读一次即可。

📖结论

内存对齐，浪费了空间，提高了访问效率；没有内存对齐，节省了空间，降低了访问效率。修改对齐数，改变的是数据在内存中的存储方式，机器一次读取多少字节，是由硬件电路决定的。

七、this指针

📖先看一个神奇的现象

//定义一个日期类
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:
  int _year;     // 年
  int _month;    // 月
  int _day;      // 日
};
int main()
{
  Date d1, d2;//定义两个日期类
  d1.Init(2022, 1, 11);//给d1初始化化
  d2.Init(2022, 1, 12);//给d2初始化
  d1.Print();//调用Print函数
  d2.Print();//调用Print函数
  return 0;
}

上面的代码定义了一个日期类Date，接着又定义了两个日期类对象d1和d2，然后用这两个对象分别去调用成员函数Print，上面说过，成员函数是所有对象公有的，只有一份，存放在公共代码区。那就意味着d1和d2调用的是同一个Print函数，既然调用的是同一个，那为什么d1调的时候，打印出来的是d1的日期，d2调的时候，打印的是d2的日期，编译器是如何做到的？？？

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都是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

📖结论

虽然d1和d2调用的是同一个函数，但是调用时传递的参数不同，所以最终谁调用，打印的就是谁的结果。我们可以在成员函数中去显式使用this，但是不能在形参或者实参中自己去显式传递this。

📖this指针的特性

this指针的类型：类类型* const，即在成员函数中，不能修改this指针的指向。（可以对this指向的内容进行修改）

只能在成员函数中使用。

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。

this指针是成员函数第一个隐藏的指针形参，一般情况下由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传递。

📖this指针存在哪里？

this指针是函数的形参，所以this指针和普通的函数形参一样，在函数调用的时候压栈，存在函数调用的栈帧里面。

📖this指针可以为空嘛？

// 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 Print()
    {
        cout << "Print()" << endl;
    }
private:
    int _a;
};
int main()
{
    A* p = nullptr;
    p->Print();
    return 0;
}

上面这段代码，定义了一个A类型的指针p，并把它置为空，然后用这个指针p去调用成员函数，不会发生解引用，因为Print函数的地址不在对象中（要看转换成汇编指令，都干了些啥，这里直接去call成员函数的地址）。p会作为实参传递给this指针。传递空指针不会报错，所以此时成员函数中的隐藏参数this指针，是拷贝的p指针的值，所以此时的形参this指针是nullptr。针对这个题目，首先可以排除掉A选项，因为空指针的问题是属于运行时错误，不可能是编译时错误。这道题目选C，代码可以正常运行，因为，虽然this指针是空，但是在Print成员函数中，我们并没有去访问任何类中的其他成员，这就意味着，我们根本就没有使用这个this指针，所以代码可以正常运行。

// 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;
}

和上面的代码一样，这段代码的this指针也是nullptr，但是这段代码会运行崩溃，因为在成员函数Print中使用了类中的其他成员_a，这就相当于this->_a，而this是一个空指针，这就成了解引用空指针，所以会运行崩溃。

📖总结

this指针能否为空，要根据具体的情况来定，如果成员函数里使用了类中的其他成员，此时this指针就不能为空。

小Tips：由于非静态成员函数，会有一个隐藏的形参this指针，且该指针不能显式传递，这就导致了不能通过域作用限定符去访问非静态成员函数，即A::Print()是错误的（其中A是一个类名，Print是该类中的一个非静态成员函数），因为无法传递一个合理的值，让形参this去接收。如果Print是静态成员函数，这样写是可以的。（后面的文章会提到）

🎁结语：

 今天的分享到这里就结束啦！今天我们初步认识了一下类和对象，C++中通过类可以将数据以及操作数据的方法进行完美的结合，通过访问权限可以控制那些方法在类外面可以调用，即封装，在使用的时候就像使用自己的成员一样，更符合人们对事物的认知。如果觉得文章还不错的话，可以三连支持一下，您的支持就是春人前进的动力！