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本篇主题为： 类和对象初探：类的实例化与对象生命周期管理，解析this指针的奥秘

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写在前头：

本文是继上篇的续文，可以从类和对象初探开始看。

链接：  

C语言转型之路：从C到C++的类与对象初探-CSDN博客https://blog.csdn.net/sobercq/article/details/137756562?spm=1001.2014.3001.5501

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目录

 一、类和对象

1.6 类的实例化

1.7 类对象模型

1.7.1 类对象的大小

1.7.2 类对象的存储方式 

1.7.3 特殊类的大小 

1.8 this指针

1.8.1 this 指针的概念 

1.8.2 this 指针的特性

1.8.3 this指针存在位置 

1.8.4 this指针可以为空吗

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 一、类和对象

1.6 类的实例化

当谈到类的实例化时，通常指的是创建类的对象，即在内存中为该类分配存储空间，并创建对象实例的过程。

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。
2. 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
3.  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 
4. 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
5. 类用private限制的成员变量是声明，不是定义，定义是需要开空间，而声明不占用实际的物理空间

 对上述第五点我们来延申讲解一下：

假设我们有个日期类举例，我们在main函数中是无法访问year的，这说明它可能是个声明，也可能是个定义，从语法上，private就限制了访问，那我们把权限打开。 

 权限放开后，我们仍然看到以下情况：

 通过上述情况我们知道，无论是公有还是私有，类中的成员变量仍然是无法访问的，而我们可以访问d1.year++，这是因为类的实例化，创建了d1对象，才开辟了空间，从而能将year++。

1.7 类对象模型

类对象模型（Class Object Model，COM）是描述C++编译器如何在内存中组织和管理类和对象的底层机制的概念。COM 描述了类成员变量和成员函数的布局方式、方法的调用方式以及派生和多重继承等问题。

它是 C++ 语言规范和实现之间的桥梁，对于理解面向对象编程的中间表示形式。

1.7.1 类对象的大小

 类对象的大小遵循C语言中结构体内存对齐规则（内存对齐可以看链接），所以我们看以下的日期类

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Init(2024, 04, 20);cout << sizeof(d1) << endl;return 0;
}

我们知道成员变量遵循内存对齐规则，那这个类要开辟空间就需要十二字节，那函数到底算不算在内？ 对象的大小要不要加两个指针？这就涉及下一个问题，类对象是如何存储的？

1.7.2 类对象的存储方式 

我们通过汇编来看，相同的函数，他们call的地址是一样的，这说明类的对象函数并没有单独开辟空间，而是共用一个空间

所以我们有两种方案设计，一种是类中有成员变量和成员函数地址，一种是类中有成员变量，在一个公共区域去存储成员函数地址

方案一： 类中有成员变量和成员函数地址

方案二： 一个公共区域去存储成员函数地址

 那C++选择了第二种方式，为什么？

 对于方案一，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，就会浪费空间。而代码只保存一份，在对象中保存存放代码的地址，也是同理。因此选择了方案二。

 因此来回答第一小节中的问题

那这个类要开辟空间就需要十二字节，那函数到底算不算在内？ 对象的大小要不要加两个指针？

答案显而易见，这个类是十二字节大小，函数不算在内，对象的大小不需要加两个指针。 

1.7.3 特殊类的大小 

接下来还有两个特殊类的大小：

class A1
{
public:void f1(){}
};class A2
{};cout << sizeof(A1) << endl;cout << sizeof(A2) << endl;

 结果：

这两个类都是没有成员变量的类，它们的大小理论来说都是0，而这里给了1字节，如果没有空间的话，就无法实例化，所以可以理解为是一个规定，是一个占位，标识对象实例化时，定义出来存在过。

1.8 this指针

1.8.1 this 指针的概念 

 首先我们先通过一个日期类来看一个例子

 有个问题，为什么d1对象打印的是0417，d2对象打印的是0418，明明二者用的都是相同的函数？

这里面其实就涉及了一个C++中隐含的 this 指针。

C++编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的 this 指针参数，这个 this 指针是一个指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)的指针，它是类的成员函数中的一个隐式参数。当类的成员函数被调用时，this 指针被自动传递给成员函数，指向调用该函数的对象实例。通过 this 指针，成员函数可以访问调用它的对象的所有成员变量和成员函数。

注意：this 指针是成员函数的第一个参数

例如：成员函数被编译器自动处理成如下形式

void Print(Date* const this)
{cout << this->_year << "/" << this->_month << "/" << this->_day << endl;
}

 而调用的地方会被编译器处理成如下形式：

d1.Print(&d1);
d2.Print(&d2);

1.8.2 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 

1.8.3 this指针存在位置 

根据上面的基本四点，我们可以了解this指针了，但有个问题，this指针不存在对象中，那存在哪里？

 a.堆  b.栈  c.静态区  d.常量区 e.对象中

 答案是b，因为this指针是函数的形参。

 

这里就必须掏出我们熟悉的内存区域划分图了， 过去我们在讲C语言动态内存分布的时候说过，栈区是局部变量和形式参数的区域，堆区是动态内存区域，静态区是数据段，这里是存放全局变量和静态数据的地方，常量区也就是代码段。

现在我们就将其整理详细点：

所以对this指针存的位置我们马上就可以分辨出来了，因为this指针是函数的形式参数，所以它存在栈上。

1.8.4 this指针可以为空吗

 首先我们来看一段代码

 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;
}

 答案是：正常运行

我们接着再看下一段代码： 

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;
}

答案是： 运行崩溃

 这就涉及到 -> 会不会解引用的问题了

第一种情况，-> 不会解引用，因为 Print 不在 p 的空间内，此时它的意义就是给 this 指针传了 p 的地址，此时 this 指针是空指针，假设 _a 存在 p 的空间，是公有的，那么 -> 就会选择对 this 指针解引用，因为它要到 p 的空间里去找  _a ，所以此时就会报错，那么同理第二个 PrintA 就会运行崩溃。

总结：空指针的传递并不会发生问题，而空指针的访问会出现问题。  

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 总结：

• 类的成员变量是声明，不是定义，定义是需要开空间，而声明不占用实际的物理空间
• 类的实例化是开辟空间，创建对象
• 类的成员变量大小遵循结构体内存对齐原则
• 一个类的大小，实际就是该类”成员变量”之和，遵循内存对齐。
• 空类的大小，空类比较特殊，编译器给了空类1个字节来唯一标识这个类的对象。没有成员变量的类也是如此。
• 内存对齐可以指定对齐数，用 #pragma pack（）就可以指定对齐数
• 编译器搜索从局部到全局
• 关于this指针有以下四点

1. 形参和实参的位置，我们不能显示写
2. 成员函数内部可以使用
3. this指针存在栈上，因为它是形式参数
4. this指针在某些编译器如vs上会用寄存器传递，这是为了提高效率

•  -> 会不会解引用，这还要取决于它要得到什么。

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。 

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感谢各位同伴的支持，本期C++篇就讲解到这啦，如果你觉得写的不错的话，可以给个一键三连，点赞关注+收藏，若有不足，欢迎各位在评论区讨论。