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【c++】類和對象（二）this指針

1年前作者：QuiteCoder分類：Toy博客閱讀(23)違法舉報

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了【c++】類和對象（二）this指針。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

【c++】類和對象（二）this指針,c++筆記倉,c++

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??專欄：c++筆記倉

【c++】類和對象（二）this指針,c++筆記倉,c++

朋友們大家好，本節(jié)內(nèi)容來到類和對象第二篇，本篇文章會帶領大家了解this指針

1.this指針

1.1this指針的引出

首先我們定義一個日期類date：

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;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2005, 6, 23);
	d2.Init(2024, 3, 25);
	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

我們來思考這么一個問題：

Date類中有 Init 與 Print 兩個成員函數(shù)，函數(shù)體中沒有關(guān)于不同對象的區(qū)分，也就是說，d1和d2調(diào)用的是同一個函數(shù)，那當d1調(diào)用 Init 函數(shù)時，該函數(shù)是如何知道應該設置d1對象，而不是設置d2對象呢

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首先思考，這里打印函數(shù)，訪問的變量是哪里的？

void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day <<endl;
	}

這里訪問的是private聲明下的嗎？

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

并不是，因為這里只是聲明，并沒有開辟空間，真正訪問的是實例化的d1,d2

在private部分聲明的變量_year、_month、_day等，在類中只是進行了聲明，實際上并沒有為它們分配內(nèi)存空間。**內(nèi)存空間是在創(chuàng)建類的實例（也就是對象）**時為這些成員變量分配的。每個對象都有自己獨立的一套成員變量，占用各自的內(nèi)存空間

因此，當成員函數(shù)Print()通過this指針（隱式指向當前對象）訪問這些成員變量時，它實際上訪問的是調(diào)用這個成員函數(shù)的那個==特定對象（實例）==的成員變量。每個對象的_year、_month和_day都存儲在各自獨立的內(nèi)存區(qū)域中，這些內(nèi)存區(qū)域是在對象被創(chuàng)建時隨對象一起分配的

那么我d1，d2如何找到這兩個函數(shù)呢？

這里就與隱含的this指針有關(guān)了

this指針是面向?qū)ο缶幊陶Z言中的一個特殊指針，它指向調(diào)用成員函數(shù)的那個對象。通過this指針，成員函數(shù)可以訪問調(diào)用它的那個對象的成員變量和成員函數(shù)。this指針是隱式傳遞給成員函數(shù)的，是成員函數(shù)的一個隱含參數(shù)

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可以理解為，編譯器處理后處理為上述的樣子，調(diào)用的地方，編譯器也會處理：

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它會把調(diào)用對象當做形參進行傳遞

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這里我們也能知道，為什么d1訪問能打印d1，d2訪問能打印d2

這個東西我們并不陌生，在前面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中我們也有學過：
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1.2this指針的特性

  1. this指針是“成員函數(shù)”第一個隱含的指針形參，一般情況由編譯器通過ecx寄存器自動傳遞，不需要用戶傳遞
  2. this指針的類型：類類型* const，（Date* const this）即成員函數(shù)中，不能給this指針賦值,但是this指向的內(nèi)容可以被改變
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特點：

  1. 在形參和實參的位置，我們不能顯示寫出來
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  2. 在函數(shù)內(nèi)部可以使用

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1.3思考題

一，this指針是存在哪里的？

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不同的數(shù)據(jù)是存儲在不同的區(qū)域的，思考一下this指針是存在哪個區(qū)域的呢？

const int i = 0;
int j = 1;
cout << &i << endl;
cout << &j << endl;

c++中，const定義的變量是存儲在棧中的，我們可以打印它們的地址：

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發(fā)現(xiàn)是相鄰的

const int i = 0;
int j = 1;
const char* p = "abcdefg";
cout << &i << endl;
cout << &j << endl;
cout << &p << endl;
cout << (void*)p << endl;

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在C++中，變量和數(shù)據(jù)的存儲位置分為幾個區(qū)域，主要包括棧（Stack）、堆（Heap）、全局/靜態(tài)存儲區(qū)（Global/Static Area）和常量區(qū)（Constant Pool）。具體到提供的代碼示例中的變量，它們的存儲位置如下：

  1. const int i = 0;

    • i是一個常量整型變量。在C++中，const修飾的局部變量默認存儲在棧上，但是編譯器優(yōu)化可能會將其存儲在程序的只讀數(shù)據(jù)段中（常量區(qū)），尤其是當它被視為編譯時常量時。然而，取地址操作&i表明i必須在內(nèi)存中有實際的存儲位置，所以它很可能位于棧上，除非進行了特殊的優(yōu)化

  2. int j = 1;

    • j是一個非const局部變量，存儲在棧上。棧用于存儲局部變量和函數(shù)調(diào)用的上下文

  3. const char* p = "abcdefg";

    • 這里p是一個指針，指向一個字符串常量。字符串常量"abcdefg"存儲在常量區(qū)（也稱為字符串字面量區(qū)或只讀數(shù)據(jù)段），這是因為字符串字面量在程序的整個生命周期內(nèi)都不應被修改。而指針p本身（即存儲字符串地址的變量）作為局部變量，存儲在棧上
  • i（取決于編譯器優(yōu)化）和j存儲在棧上。
  • 字符串常量"abcdefg"存儲在常量區(qū)。
  • 指針p（存儲字符串常量的地址）存儲在棧上。

在上述的講解后，我們能夠推出this指針的存儲位置：this是一個形參，它指向調(diào)用該成員函數(shù)的對象，this指針在成員函數(shù)調(diào)用時需要被快速訪問并用于訪問對象的成員，所以我們推測它存儲在棧上

為了提高訪問速度，某些編譯器可能選擇將this指針存儲在某個寄存器中，尤其是在成員函數(shù)調(diào)用時。這實際上可以減少內(nèi)存訪問次數(shù)，從而提高程序的執(zhí)行效率，寄存器是CPU內(nèi)部的極小量存儲器，具有非常高的數(shù)據(jù)訪問速度
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二，判斷下面程序的運行結(jié)果（this能否是空指針？）

class A
{
public:
	void PrintA()
	{
		cout << "PrintA()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->PrintA();
	return 0;
}

【c++】類和對象（二）this指針,c++筆記倉,c++
我們發(fā)現(xiàn)它是可以正常運行的，我們接下來簡單分析一下

盡管p被初始化為nullptr，指向A類型對象的指針p是空的，但PrintA()函數(shù)只是打印一條消息，沒有訪問任何對象的成員變量。這種特殊情況下，代碼可運行，主要是因為成員函數(shù)的調(diào)用并沒有實際依賴于this指針指向的對象實例的狀態(tài)

因為PrintA()不訪問對象的任何成員變量，所以這個調(diào)用在技術(shù)上不需要訪問通過this指針指示的內(nèi)存地址。因此，對于這種不訪問任何成員變量的成員函數(shù)，通過nullptr調(diào)用可能不會導致運行時錯誤

簡單來說，

void PrintA()
	{
		cout << "PrintA()" << endl;
	}

這串代碼傳遞空指針并沒有任何影響

接下來看下面的代碼：

class A
{
public:
	void PrintA()
	{
		cout << _a << endl;
	}
private:
	int _a;
};
int main()
{
	A* p = nullptr;
	p->PrintA();
	return 0;
}

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這串代碼運行異常，因為這里訪問a是通過this->_a來實現(xiàn)的

1.4C語言和C++實現(xiàn)Stack的對比

c語言實現(xiàn)

void StackInit(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	ps->array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
	if (NULL == ps->array)
	{
		assert(0);
		return;
	}
	ps->capacity = 3;
	ps->size = 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	if (ps->array)
	{
		free(ps->array);
		ps->array = NULL;
		ps->capacity = 0;
		ps->size = 0;
	}
}
void CheckCapacity(Stack* ps)
{
	if (ps->size == ps->capacity)
	{
		int newcapacity = ps->capacity * 2;
		DataType* temp = (DataType*)realloc(ps->array,
			newcapacity * sizeof(DataType));
		if (temp == NULL)
		{
			perror("realloc申請空間失敗!!!");
			return;
		}
		ps->array = temp;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
}
void StackPush(Stack* ps, DataType data)
{
	assert(ps);
	CheckCapacity(ps);
	ps->array[ps->size] = data;
	ps->size++;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return 0 == ps->size;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
	if (StackEmpty(ps))
		return;
	ps->size--;
}
DataType StackTop(Stack* ps)
{
	assert(!StackEmpty(ps));
	return ps->array[ps->size - 1];
}
int StackSize(Stack* ps)
{
	assert(ps);
	return ps->size;
}
int main()
{
	Stack s;
	StackInit(&s);
	StackPush(&s, 1);
	StackPush(&s, 2);
	StackPush(&s, 3);
	StackPush(&s, 4);
	printf("%d\n", StackTop(&s));
	printf("%d\n", StackSize(&s));
	StackPop(&s);
	StackPop(&s);
	printf("%d\n", StackTop(&s));
	printf("%d\n", StackSize(&s));
	StackDestroy(&s);
	return 0;
}

在用C語言實現(xiàn)時，Stack相關(guān)操作函數(shù)有以下共性：

  • 每個函數(shù)的第一個參數(shù)都是Stack*
  • 函數(shù)中必須要對第一個參數(shù)檢測，因為該參數(shù)可能會為NULL
  • 函數(shù)中都是通過Stack*參數(shù)操作棧的
  • 調(diào)用時必須傳遞Stack結(jié)構(gòu)體變量的地址

結(jié)構(gòu)體中只能定義存放數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，操作數(shù)據(jù)的方法不能放在結(jié)構(gòu)體中，即數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方式是分離開的

c++實現(xiàn)：

typedef struct Stack
{
	DataType* array;
	int capacity;
	int size;
}Stack;
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	void Init()
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申請空間失敗!!!");
			return;
		}
		_capacity = 3;
		_size = 0;
	}
	void Push(DataType data)
	{
		CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	void Pop()
	{
		if (Empty())
			return;
		_size--;
	}
	DataType Top() { return _array[_size - 1]; }
	int Empty() { return 0 == _size; }
	int Size() { return _size; }
	void Destroy()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	void CheckCapacity()
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			int newcapacity = _capacity * 2;
			DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *
				sizeof(DataType));
			if (temp == NULL)
			{
				perror("realloc申請空間失敗!!!");
				return;
			}
			_array = temp;
			_capacity = newcapacity;
		}
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main()
{
	Stack s;
	s.Init();
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	s.Push(4);

	printf("%d\n", s.Top());
	printf("%d\n", s.Size());
	s.Pop();
	s.Pop();
	printf("%d\n", s.Top());
	printf("%d\n", s.Size());
	s.Destroy();
	return 0;
}

C++中通過類可以將數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的方法進行完美結(jié)合，通過訪問權(quán)限可以控制那些方法在類外可以被調(diào)用，即封裝，在使用時就像使用自己的成員一樣，更符合人類對一件事物的認知。而且每個方法不需要傳遞Stack*的參數(shù)了，編譯器編譯之后該參數(shù)會自動還原，即C++中 Stack * 參數(shù)是編譯器維護的，C語言中需用用戶自己維護

感謝大家閱讀?。?！后續(xù)給大家?guī)砦鰳?gòu)函數(shù)和構(gòu)造函數(shù)有關(guān)內(nèi)容！文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-847267.html

到了這里，關(guān)于【c++】類和對象（二）this指針的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！

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