C++基础之类二（类的实例化，This指针）

目录

类的实例化

概念

类和对象的区别

计算一个类

不同的类的大小

类的存储模型

内存对齐

让结构体按照指定的默认对齐数进行对齐

确定偏移量

大小端字节序

This指针

概念

this指针四大特性

一些关于this指针的问题

总结

之前学过了类，但在编程中类无法直接使用，需要将类进行实例化后才能使用，现在就来看看类的实例化是什么？

类的实例化

概念

用类创建对象的过程叫做类的实例化，类可以抽象为虚拟的图纸，对象是按照图纸创建好的类，创建的过程就是类的实例化。

类和对象的区别

对象是按照类创建的实体，所以对象的功能是按照类的设计，但两者之间还有很多不同点

类	对象
虚拟	实体
不占用内存空间	占用内存空间
不参与程序运行	参与程序运行
不存在生命周期	生命周期具体看所在是全局域还是局部域

计算一个类

不同的类的大小

有内容的类：

看一下下面的代码，它的大小应该是多少？

class Bit
{
public:int A(char x, int y){return (a + x) - (b + y);}
private:char a;int b;
};

看一下其中的元素，一个成员函数，两个成员变量，32位系统的情况下，成员函数的地址是4个字节，char类型是1字节，int类型是4字节，按照内存对齐的规则，这个类应该是12字节的大小，但实际的运算结果是8字节。

无内容的类：

再看一下下面的代码，它的大小又是多少？

class Bit
{};

什么都没有，那它的字节应该是0，但实际上它的字节数是1。

类的计算结果这么奇怪，中间起决定性因素的是类的存储模型

类的存储模型

C++之父在创建类的模型是充分考虑了类被实例化的情况，所以设计了一个极为简单的存储模型，那就是将类中的成员函数放到常量区，而类中只保留成员变量。

下面的图表是一个类，在实例化后，对象中的成员函数被放到一个公共区域中，对象中只存放成员变量，所以计算对象的结果为8个字节，同时这个特性也被保留在了类中，所以sizeof（Bit）(注意这里计算的只是类，不是对象)得到的结果也是8个字节。

对于空类，空类没有内容，但考虑到类会实例化为多个对象，所以会分配给类1个字节作为占位符，占位符中部存储有效内容，仅仅表示类的存在。

类中的成员函数保存到常量区，不用担心找不到，是因为整个过程由编译器完成。

内存对齐

内存对齐的概念

现代计算机都是按照Byte作为划分单位的，从理论上讲，访问任何类型的变量都可以从任意的位置开始，但在实际操作的过程中，特殊类型的变量需要放在特殊的位置，这句需要特殊类型的变量按照一定的规则存放在内存中，而不是一个接一个的放在一起，这就是内存对齐。

为什么需要内存对齐

内存对齐主要有两个原因：

一是不同架构的cpu对数据存储及读取的方式不同，在某些CPU上任意位置读取可能会发生错误。

二是为了提升效率，假设一个32位系统下的int变量，它占据4个字节，一些平台读取是从偶地址开始读取，int变量放在偶地址开始时，只要一个读周期就能完成数据读取，但放在奇地址需要两个读周期，才能将数据读完，之后还要将数据高低字节拼凑才能得到完整的数据。

内存对齐的规则

内存对齐一共四点规则

一、特殊变量（这里指结构体，类，联合体等自定义变量）放入内存时，第一个数据存放在标记为offset为0的地址，之后的数据按照数据的大小或者数据的子数据（结构体中嵌套结构）的大小的整数倍。

以该类为例class  BIT
{char a;int b;}

在32位系统下，char类型变量a占据1个字节，a放在偏移量为0的位置，int类型变量b占据4个字节，按照规则将放在数据的整数倍的位置，所以放在偏移量为4的位置。

二、自定义类型变量，按照其最大子类型的成员作为标准，从最大成员的整数倍开始储存。

看一下这个类，类Y中嵌套了类Xclass X
{int a;char b;double c;
};class Y
{char i;int j;short d;X k;
};

在偏移量为0的位置放入i,在偏移量为4的位置放入4，偏移量为8的位置放入d，此时的偏移量为10变量K中最大的类型是double占据8个字节，10不能整除8，偏移量后移，直到偏移量为16时，放入a，之后放入b，在偏移量为24的位置放入c，最终大小为32个字节。

三、类的总大小是最大成员类型的整数倍，如果不是，需要在成员后继续填补，直到达到最大成员类型的整数倍。

看一下下面的代码class BIT
{int a;char b;
}

这个类中数据占据5个字节，数据之间没有填补，但类的总大小是8个字节，按照规则三，类的大小是最大元素的整数倍，最大类型是4个字节，不能被5整除，所以在变量b之后还要继续填补三个字节。

四、如果程序中有#pragma pack(n)定义了字节，那么编译器会用n与数据大小做比较，两者中选择小的为偏移量。

类的大小的影响因素

一，系统是32位还是64位

数据类型	32位	64位
char	1	1
char*	4	8
short int	2	2
int	4	4
unsigned int	4	4
float	4	4
double	8	8
long	4	8
long long	8	8
unsigned long	4	8

二、成员变量的排列顺序

class  A
{char a;char b;int  c;
}class  B
{char a;int  c;char b;
}

同样的数据，顺序不同A的大小为8字节，B的大小为12字节。

让结构体按照指定的默认对齐数进行对齐

VS中，可以通过#pragma pack(n)预处理指令定义字节。

确定偏移量

大小端字节序

内存中每个字节作为一个存储单元对应一个唯一的编号，这个编号就是地址也就是指针，地址分为低地址与高地址，编号小的为低地址，大的为高地址。

数据的值分为高位和低位

大端存储模式：高位值放入低地址位

小端存储模式：低位值放入低地址位

当然需要注意的是，如果多个数据 0X12345678 0X11223344,不同的数据存储与大小端没有关系。

不同的处理器，大小端字节序不同，判断如何判断采用的是大端还是小端？

看一下下面的图不难发现，将int类型的1放入内存，只需要提取内存中0X00000000的数据，就可以判断是大端还是小端。

This指针

概念

先看一下下面代码：

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

void Date::Init(int year, int month, int day)
{_year = year;_month = month;_day = day;printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);
}

int main()
{Date A;Date B;A.Init(2023, 10, 12);B.Init(2022, 10, 9);system("pause");return 0;
}

类中的函数存在于（常量区）只有一份，上面的代码中对象A和B分别调用了Init函数，输出的结果不同，这是因为在类中存在一个隐形的指针，this指针。

为了让成员函数知道操作哪一个对象的成员变量，C++增加了一个隐藏的指针this指针，当该指针指向了某个对象时，通过成员函数操作的内容就是该类的成员变量。

this指针四大特性

一、成员函数内部使用

this指针只能在成员函数内部使用，C++定义时将this指针默认定义成了成员函数的第一个形参。

void Date::Init(Date* this,int year, int month, int day)
{this->_year = year;this->_month = month;this->_day = day;printf("%d-%d-%d\n", _year, _month, _day);
}

本质上this指针只是个形参，接收实参（类的地址），完成相应的操作。

二、隐式指针

this指针作为形参不能显式（手动）写，C++自动完成的，一般通过ecx寄存器自动完成，实际在成员函数中可以在成员变量前填写this指针，不过没有必要。

三、类型

为了保护this指针的内容，C++定义它的类型为类类型*const this,const修饰this指针,this指针的值不可被修改。

const int *pa = &a;
int const *pb = &a;
int *const pc = &a;*pa = 20; (不可修改指针指向的变量的值)
*pb = 30; (不可修改指针指向的变量的值)
*pc = 40; (可修改指针指向的变量的值)pa = &b; (可修改指针的值)
pb = &b; (可修改指针的值)
pc = &b; (不可修改指针的值)

四、存储位置

每一个对象，都有this指针，实际上就是它的地址，一般情况下this指针存储的在栈区中，VS编译器this指针存在ecx寄存器中。