前言：
前面的博客给大家介绍了C++类和对象的一些基础知识点以及代码应用，本篇文章会讲述C++类的实例化、this指针、构造函数、析构函数，这里的内容还是有点难的，建议大家可以多去实现一下，多看几遍 。下面我们一起进入到文章中学习吧~
目录
一、实例化
1.实例化的概念
• 用类类型在物理内存中创建对象的过程，称为类实例化出对象。
• 类是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。打个比方：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，设计图规划了有多少个房间，房间大小功能等，但是并没有实体的建筑存在，也不能住人，用设计图修建出房子，房子才能住人。同样类就像设计图一样，不能存储数据，实例化出的对象分配物理内存存储数据。
下面我们来看一下代码示例：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
//成员函数
void init(int capacity = 4)
{
_a = nullptr;
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
void push()
{
//...
}
private:
//成员变量，这里只是声明，不开空间！！
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
int main()
{
//类实例化出对象s1,s2，这时才分配了空间
Stack s1;
Stack s2;
//成员函数不存在对象中，而是在代码段中，通过调地址访问，后面还会介绍
//但是成员变量是存在于对象中
//就像s1._top和s2._top肯定不是同一个，但是s1.Init和s2.Init调的是同一个
s1.init();
s2.init(100);
s1.push();
return 0;
}2.对象大小：
分析一下类对象中哪些成员呢？类实例化出的每个对象，都有独立的数据空间，所以对象中肯定包含成员变量，那么成员函数是否包含呢？首先函数被编译后是一段指令，对象中没办法存储，这些指令存储在一个单独的区域(代码段)，那么对象中非要存储的话，只能是成员函数的指针。再分析一下，对象中是否有存储指针的必要呢，Date实例化d1和d2两个对象，d1和d2都有各自独立的成员变量_year/_month/_day存储各自的数据，但是d1和d2的成员函数Init/Print指针却是一样的，存储在对象中就浪费了。如果用Date实例化100个对象，那么成员函数指针就重复存储100次，太浪费了。这里需要再额外哆嗦一下，其实函数指针是不需要存储的，函数指针是一个地址，调用函数被编译成汇编指令[call 地址]， 其实编译器在编译链接时，就要找到函数的地址，不是在运行时找，只有动态多态是在运行时找，就需要存储函数地址，这个我们以后会讲解。
上面我们分析了对象中只存储成员变量，C++规定类实例化的对象也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
• 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。
• 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。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
// 计算⼀下A/B/C实例化的对象是多大？
class A
{
public:
void Print()
{
cout << _ch << endl;
}
private:
char _ch;
int _i;
};
class B
{
public:
void Print()
{
}
};
class C
{
};
int main()
{
A a;
B b;
C c;
cout << sizeof(a) << endl;
//a的这个不用多说，根据内存对齐规则就可以算出来
cout << sizeof(b) << endl;
cout << sizeof(c) << endl;
//因为函数不存在对象里，所以b,c都是空类
//空类的大小为1,开1byte是为了占位，不存在实际数据，只是为了表示对象存在过
return 0;
}上面的程序运行后，我们看到没有成员变量的B和C类对象的大小是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，怎么表示对象存在过呢！所以这里给1字节，纯粹是为了占位标识对象存在。
二、this指针
• Date类中有 Init 与 Print 两个成员函数，函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用Init和Print函数时，该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？那么这里就要看到C++给了一个隐含的this指针解决这里的问题。
• 编译器编译后，类的成员函数默认都会在形参第一个位置，增加一个当前类类型的指针，叫做this指针。比如Date类的 Init 的真实原型为， void Init(Date* 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_year赋值， this->_year = year;
• C++规定不能在实参和形参的位置显示的写this指针(编译时编译器会处理)，但是可以在函数体内显示使用this指针。
下面我们来用代码实例讲解一下：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Data
{
public:
//成员函数
//这里应该是这样的
//void Init(Data* const this, int year, int month, int day)，但是这个是不可以写出来的
void Init(int year, int month, int day)
{
//这里的this指针可以写出来
this->_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << '\n';
}
private:
//成员变量,这里只是声明，没有开空间
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Data d1;
Data d2;
//函数体中没有关于不同对象的区分，那当d1调用Init和Print函数时，
//该函数是如何知道应该访问的是d1对象还是d2对象呢？
//其实这里就涉及到了this指针,它在函数实参和形参的位置是不可以显式出现的
//但是在函数体内可以出现比如刚才的this->_year=year
//d1.Init(&d1,2025,7,31);--这里不能这样写出来，只是存在this指针
d1.Init(2025, 7, 31);
//d2.Init(&d2,2025,9,1);--也不能写出来
d2.Init(2025, 7, 9);
//和Init同理
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}下面给大家几个选择题测试一下前面的知识学得如何？
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
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void Print()
{
cout << this << endl;
cout << "A::Print()" << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}答案是C，虽然这里的this指针是空指针，但这里调用Print函数就是 call 地址，因为这里的成员函数地址并不存在对象之中(而是存储在代码段中，直接通过地址调用的)，this传过去也没影响，所以这里不存在空指针的解引用，程序正常运行。
我们在刚才的基础上稍微改一下题目：
cpp
int main()
{
A* p = nullptr;
//p->Print();
//如果改成这样呢
(*p).Print();
return 0;
}这里的结果仍然与上面的一致，也是一样的可以正常运行，这里转成反汇编看比较好，实际上是直接调用函数的。
注意:不能只看语法的表面。
2.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
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
void Print()
{
cout << "A::Print()" << endl;
cout << _a << endl;
//this->_a
}
private:
int _a;
};
int main()
{
A* p = nullptr;
p->Print();
return 0;
}这里的答案是B，因为在调用Print函数时，访问了成员函数_a，这里的_a其实是this->_a，而this这里是空指针，所以出现了空指针的访问。_a是成员变量，是存在对象里的，所以会出现问题，运行崩溃。
3. this指针存在内存哪个区域的 ()
A. 栈 B.堆 C.静态区 D.常量区 E.对象里面
这里的答案是A，this是存在栈里面的，就像形参一样，类似于局部变量。但是this也是很有可能存在寄存器里的 ，所以这里这题其实是不太严谨的。
三、C语言和C++实现Stack的对比
面向对象三大特性：封装、继承、多态，下面的对比我们可以初步了解一下封装。
通过下面两份代码对比，我们发现C++实现Stack形态上还是发生了挺多的变化，底层和逻辑上没啥变化。
• C++中数据和函数都放到了类里面，通过访问限定符进行了限制，不能再随意通过对象直接修改数据，这是C++封装的一种体现，这个是最重要的变化。这里的封装的本质是一种更严格规范的管理，避免出现乱访问修改的问题。当然封装不仅仅是这样的，我们后面还需要不断的去学习。
• C++中有一些相对方便的语法，比如Init给的缺省参数会方便很多，成员函数每次不需要传对象地址，因为this指针隐含的传递了，方便了很多，使用类型不再需要typedef，用类名就很方便。
• 在我们这个C++入门阶段实现的Stack看起来变了很多，但是实质上变化不大。等着我们后面看STL中的用适配器实现的Stack，大家再感受C++的魅力。
C语言实现Stack的代码：
cpp
//C实现Stack
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdbool.h>
#include<assert.h>
typedef int STDataType;
typedef struct Stack
{
STDataType* a;
int top;
int capacity;
}ST;
void STInit(ST* ps)
{
assert(ps);
ps->a = NULL;
ps->top = 0;
ps->capacity = 0;
}
void STDestroy(ST* ps)
{
assert(ps);
free(ps->a);
ps->a = NULL;
ps->top = ps->capacity = 0;
}
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{
assert(ps);
// 满了， 扩容
if (ps->top == ps->capacity)
{
int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : ps->capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity *
sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
ps->a = tmp;
ps->capacity = newcapacity;
}
ps->a[ps->top] = x;
ps->top++;
}
bool STEmpty(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top == 0;
}
void STPop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
ps->top--;
}
STDataType STTop(ST* ps)
{
assert(ps);
assert(!STEmpty(ps));
return ps->a[ps->top - 1];
}
int STSize(ST* ps)
{
assert(ps);
return ps->top;
}
int main()
{
ST s;
STInit(&s);
STPush(&s, 1);
STPush(&s, 2);
STPush(&s, 3);
STPush(&s, 4);
while (!STEmpty(&s))
{
printf("%d\n", STTop(&s));
STPop(&s);
}
STDestroy(&s);
return 0;
}C++实现Stack的代码：
cpp
//C++实现Stack
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
// 成员函数
void Init(int n = 4)
{
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (nullptr == _a)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_capacity = n;
_top = 0;
}
void Push(STDataType x)
{
if (_top == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity *
sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{
perror("realloc fail");
return;
}
_a = tmp;
_capacity = newcapacity;
}
_a[_top++] = x;
}
void Pop()
{
assert(_top > 0);
--_top;
}
bool Empty()
{
return _top == 0;
}
int Top()
{
assert(_top > 0);
return _a[_top - 1];
}
void Destroy()
{
free(_a);
_a = nullptr;
_top = _capacity = 0;
}
private:
// 成员变量
STDataType* _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
int main()
{
Stack s;
s.Init();
s.Push(1);
s.Push(2);
s.Push(3);
s.Push(4);
while (!s.Empty())
{
printf("%d\n", s.Top());
s.Pop();
}
s.Destroy();
return 0;
}四、类的默认成员函数
默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。一个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，我们稍微了解一下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值，这个我们后面再讲解。默认成员函数很重要，也比较复杂，我们要从两个方面去学习：
• 第一：我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。
• 第二：编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？
五、构造函数
构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象(我们常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了)，而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init。
构造函数的特点：
-
函数名与类名相同。
-
无返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)
-
对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。
-
构造函数可以重载。
-
如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定义编译器将不再生成。
-
无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有一个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认生成那个叫默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结一下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。
-
我们不写，编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要用初始化列表才能解决，初始化列表，我们下个章节再细细讲解。
**说明：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的原生数据类型，如： int / char / double / 指针 等，自定义类型就是我们使用 class / struct 等关键字自己定义的类型。
下面给大家用代码说明一下：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Data
{
public:
//如果这里不自己显示构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数
//默认构造函数：无参构造函数，全缺省构造函数，编译器默认生成的构造函数
//三种默认构造函数只能同时存在一个(第三个的原因不用多说，前两个是因为构成重载但啥都不传时会歧义)
//1.自己实现的无参数的构造函数(默认构造函数的一种)
Data()//函数名和类名相同，无返回值
{
_year = 1;
_month = 1;
_day = 1;
}
//2.带参构造函数(可以和1同时存在)(不能和3同时存在,函数名相同，构成了重定义)(不属于默认构造函数)
Data(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
////3.全缺省构造函数(很好用，结合了1,2的功能)(但是不能和1或者2同时存在)(默认构造函数的一种)
//Data(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
//{
// _year = year;
// _month = month;
// _day = day;
//}
//总结:两种使用方案：1+2或者直接用3
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << '\n';
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Data d1;//会自动初始化，调用1或者3，不能同时存在(我上面给3注释掉了,因为2和3也不能同时存在)
Data d2(2026, 1, 20);//会调用2或者3，不会有歧义
//Date d3();//这种写法是错误的
//参考一下 Data func()，这样写其实是函数的声明
//注意:如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号
//否则编译器无法区分这里是函数声明还是实例化对象
d1.Print();//1,1,1
d2.Print();//2026,1,20
return 0;
}我们不写，编译器默认生成的构造对内置类型初始化没有要求：
cpp
//我们不写，编译器默认生成的构造对内置类型初始化没要求
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//如果这里不自己显示构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << '\n';
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Print();//打印出来结果是随机值
return 0;
}
这里编译器是自动生成了一个默认构造函数，但是由于其对内置类型初始化没有要求，所以就初始化成了随机数。
我们不写，编译器默认生成的构造，对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化：
cpp
//我们不写，编译器默认生成的构造，对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化
//比如之前我们写过的两个栈实现队列
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
Stack(int n = 4)
{
_a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail!");
exit(1);
}
_top = 0;
_capacity = n;
}
private:
//内置类型
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue
{
public:
//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个成员的初始化
private:
//自定义类型
Stack _stpush;
Stack _stpop;
//内置类型，但很奇怪，混在这里它却能处理，这里大家可以自己去试试
//int size = 0;
};
int main()
{
MyQueue q;
return 0;
}
可以看到，这里的自定义类型以及全部初始化了，而且我还发现这里自定义类型和内置类型混在一起时，将内置类型也处理了，大家可以自己试试。但我们还是严格按照定义来。
六、析构函数
析构函数与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，比如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理释放工作。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能，而像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。
析构函数的特点：
-
析构函数名是在类名前加上字符 ~ 。
-
无参数无返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)
-
一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。
-
对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数。
-
跟构造函数类似，我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定义类型成员会调用他的析构函数。
-
还需要注意的是我们显示写析构函数，对于自定义类型成员也会调用他的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。
-
如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数，如Date；如果默认生成的析构就可以用，也就不需要显示写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如 Stack 。
-
一个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。
下面我们还是用代码来说明一下：
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
Stack(int n = 4)
{
_a = (int*)malloc(n * sizeof(int));
if (_a == nullptr)
{
perror("malloc fail!");
exit(1);
}
_top = 0;
_capacity = n;
}
//析构函数(跟构造函数写法类似，前面加个~)
//在这里也需要自己定义,不然他也不处理内置类型,会造成内存泄漏
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
if (_a)
{
free(_a);
_a = nullptr;
}
_top = 0;
_capacity = 0;
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue
{
public:
//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个成员的初始化
//编译器默认生成MyQueue的析构函数调用了Stack的析构函数，释放的Stack内部的资源
//显示写析构，调用完自己的也会自动调用Stack的析构
~MyQueue()
{
cout << "~MyQueue()" << endl;
}
private:
Stack _stpush;
Stack _stpop;
};
int main()
{
Stack s1;
Stack s2(10);
MyQueue q;
return 0;
}
这里的结果调用了1次自定义类型的析构，和4次Stack的析构，并且验证了后定义的先析构。
七、利用当前阶段所学知识对括号匹配问题的优化
对比一下用C++和C实现的Stack解决之前括号匹配问题，我们会发现有了构造函数和析构函数确实方便了很多，不会再忘记调用Init和Destory函数了(下面的两个实现都需要借用一下栈这个数据结构先，我这里就不展现出来了)。
这是之前的括号匹配的题目的博客链接：栈和队列------精选题目
以前用C语言实现的代码：
cpp
bool isValid(char* s) {
ST st;
STInit(&st);
char* pi = s;
while (*pi != '\0')
{
if (*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{')
{
STPush(&st, *pi);
}
else {
//右括号取栈顶元素进行匹配
//栈不为空才能取
if (STEmpty(&st))
{
STDestory(&st);
return false;
}
char top = STTop(&st);
if ((top == '(' && *pi != ')')
|| (top == '[' && *pi != ']')
|| (top == '{' && *pi != '}'))
{
STDestory(&st);
return false;
}
//本次匹配就出栈
STPop(&st);
}
pi++;
}
//为空有效，非空无效
bool ret = STEmpty(&st) ? true : false;
STDestory(&st);
return ret;
}加了构造和析构的C++版本Stack实现：
cpp
bool isValid(char* s) {
Stack st;
char* pi = s;
while (*pi != '\0')
{
if (*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{')
{
st.Push(&st, *pi);
}
else {
//右括号取栈顶元素进行匹配
//栈不为空才能取
if (st.Empty(&st))
{
return false;
}
char top = st.Top(&st);
if ((top == '(' && *pi != ')')
|| (top == '[' && *pi != ']')
|| (top == '{' && *pi != '}'))
{
return false;
}
//本次匹配就出栈
st.Pop(&st);
}
pi++;
}
//栈为空，返回真，说明数量都匹配 左括号多，右括号少匹配问题
return st.Empty();
}对比如图：
本篇博客的完整原代码：
往期回顾：
C++类和对象（一）：inline函数、nullptr、类的定义深度解析-CSDN博客
C++ 入门不迷路：缺省参数、函数重载与引用轻松拿捏-CSDN博客
C++ 入门全指南：从发展史到第一个程序，命名空间 + 输入输出手把手讲-CSDN博客
结语：
本篇文章就到此结束了，主要介绍了类的实例化、this指针、以及构造函数和析构函数，整体来看还是比较有难度的，但其实只要理解了构造函数之后，析构函数也就很好理解了，有很多相似的地方。接下来我们会继续学习类和对象的知识，学习任重而道远，欢迎大家继续关注。如果文章对你有帮助的话，欢迎评论，点赞，收藏加关注，感谢大家的支持。