C++--类的实例化

news2024/11/15 13:26:10

一、实例化的概念

用类类型在屋里内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象

类是对对象进行一种抽象描述，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，用类实例化出对象时，才会分配空间。

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。

举个例子：类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子，类就是设计图，设计图并不是实体化的建筑，只有当使用设计图修建出房子后，这个房子才能住人。类同理，它不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存数据。

class Data
{
public:
	void Print(int year, int month, int day)
	{
		cout << year << "/" << month << "/" << day << endl;
	}

private:
	//此时并没有真正的开辟空间
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};
//在这里会输出12个字节的大小，原因是此时编译器在编译期间需要确定占据的空间大小
//并不是真正的开辟空间，只有当对对象进行实例化的时候才会开辟相对应的空间
void Print()
{
	cout << "sizeof(d): " << sizeof(Data) << endl;
}

int main()
{
	Print();
	//在这里创建了Data d 这样的一个对象后Data类中的成员变量才是真正的开辟了空间
	Data d;
	cout << "sizeof(d): " << sizeof(d) << endl;
	d.Print(2024, 9, 14);
	return 0;
}

在 C++ 中，即使没有显式地对类的成员变量进行 “实例化”（初始化），但当定义类的对象时，依然会为对象分配内存空间以容纳类的成员变量。

在上述代码中，虽然没有显式地创建Data类的对象，但在Print函数中使用sizeof(Data)来获取Data类的大小，这并不意味着真正地为对象开辟了空间，只是在编译期确定这个类在内存中需要占据的空间大小。

类的大小取决于其成员变量的类型和布局，即使成员变量没有被初始化，它们在类的布局中仍然占据一定的空间，所以sizeof(Data)会返回一个非零的值，这并不代表实际开辟了对象的存储空间。只有在使用Data d;这样的语句创建类的对象时，才真正在运行时为对象分配内存空间。

二、对象大小

类实例化出的每个对象都有独立的数据空间，所以对象中包含成员变量。

函数在被编译后是一段指令，对象中没办法存储，所以一般情况下类的对象本身不直接包含函数指针。

同时C++中规定，类实例化的对象也要遵守内存对齐的规则。

class A
{
public:
private:
	char c;
	int i;
};

class B{};

class C{};

int main()
{
	A a;
	B b;
	C c;
	cout << sizeof(a) << endl;
	cout << sizeof(b) << endl;
	cout << sizeof(c) << endl;
}

上述代码中A类根据内存对齐的规则应当是8个字节的数据，输出的是没有问题的；

但是B类和 C类的1个字节是什么原因呢？

原因如下：给定一个字符作为占位符的存在，否则无法证明类的存在，这个字节的空间不存储任何数据，仅作为占位符的作用存在。

三、this指针

在C++中存在一个隐藏的this指针，他的作用就是在编译器对代码进行编译后，在函数的参数中默认调用这个指针，用于解决函数中对不同对象的区分。

我们来看下面这段代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	// void Init(Date* const this, int year, int month, int day)
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		// 编译报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值
		// this = nullptr;
		// this->_year = year;
		_year = year;
		this->_month = month;
		this->_day = day;
	}
	void Print()
	{
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
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(&d1, 2024, 3, 31);
	d1.Init(2024, 3, 31);
	d1.Print();
	d2.Init(2024, 7, 5);
	d2.Print();
	return 0;
}

在上述代码中Data类又Init和Print两个成员函数，函数体中的没有关于不同对象的区分，此时就是使用了this指针来解决的这个问题。

编译器将其编译后，类的成员函数默认会在形参的第一个位置，增加一个当前类类型得到指针，叫做this指针。

也就是说其原型是Data(Data* const this,int year,int month,int day);

类的成员函数中访问成员变量，本质都是通过this指针访问的，如Init函数中给成员的赋值。

注意！C++中规定不能在实参和形参的的位置显示的写this指针，但是可以在函数体内显示使用this指针。