【C++漂流记】C++对象模型和this指针

矫情吗；* 2024-02-27 06:17 32阅读 0赞

> C++中对象模型和this指针是面向对象编程中的重要概念。对象模型描述了对象在内存中的布局和行为，包括成员变量和成员函数的存储方式和访问权限。this指针是一个隐含的指针，指向当前对象的地址，用于在成员函数中引用当前对象的成员变量和成员函数。对象模型和this指针的理解和应用，对于深入理解C++的面向对象特性和实现细节至关重要。  
> ![在这里插入图片描述][8906a57011c9472f8d7d423df1fedf0c.jpeg_pic_center]

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#### 文章目录 ####

*   *  1. 成员变量和成员函数分开存储
     *  2. this指针概念
     *  3. 空指针访问成员函数
     *  4. const修饰成员函数
     *   *  常函数：
         *  常对象：

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### 1. 成员变量和成员函数分开存储 ###

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态成员变量才属于类的对象上

class Person {
        
    public:
    	Person() {
        
    		mA = 0;
    	}
    	//非静态成员变量占对象空间
    	int mA;
    	//静态成员变量不占对象空间
    	static int mB; 
    	//函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
    	void func() {
        
    		cout << "mA:" << this->mA << endl;
    	}
    	//静态成员函数也不占对象空间
    	static void sfunc() {
        
    	}
    };
    
    int main() {
        
    
    	cout << sizeof(Person) << endl;
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

上面的代码定义了一个名为`Person`的类。`Person`类有一个默认构造函数，用于初始化非静态成员变量`mA`为0。`Person`类还有一个非静态成员变量`mA`和一个静态成员变量`mB`。静态成员变量`mB`不占用对象的空间，而是在全局数据区分配内存。`Person`类还有一个成员函数`func()`，用于输出非静态成员变量`mA`的值。成员函数也不占用对象的空间，所有对象共享一个函数实例。`Person`类还有一个静态成员函数`sfunc()`，也不占用对象的空间。在`main`函数中，使用`sizeof`运算符输出`Person`类的大小。最后调用`system("pause")`暂停程序的执行，返回0表示程序正常结束。

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### 2. this指针概念 ###

通过前面我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码

**那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？**

c++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。**this指针指向被调用的成员函数所属的对象**

this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针

this指针不需要定义，直接使用即可

> this指针的用途：
> 
>  *  当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
>  *  在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return \*this

class Person
    {
        
    public:
    
    	Person(int age)
    	{
        
    		//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
    		this->age = age;
    	}
    
    	Person& PersonAddPerson(Person p)
    	{
        
    		this->age += p.age;
    		//返回对象本身
    		return *this;
    	}
    
    	int age;
    };
    
    void test01()
    {
        
    	Person p1(10);
    	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
    
    	Person p2(10);
    	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
    	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
    }
    
    int main() {
        
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

这段代码定义了一个`Person`类，其中包含一个构造函数和一个成员函数`PersonAddPerson`。`test01`函数创建了两个`Person`对象`p1`和`p2`，并测试了`PersonAddPerson`函数的功能。

在构造函数中，使用了`this`指针来区分形参和成员变量。`this`指针指向当前对象，可以通过`this->age`来访问成员变量`age`。

`PersonAddPerson`函数接受一个`Person`对象作为参数，将该对象的`age`加到当前对象的`age`上，并返回当前对象的引用。

在`test01`函数中，首先创建了一个`age`为10的`Person`对象p1，并输出其`age`值。然后创建了另一个`age`为10的`Person`对象p2，并连续三次调用`PersonAddPerson`函数，每次传入`p1`作为参数。最后输出`p2`的`age`值。

由于`PersonAddPerson`函数返回的是当前对象的引用，所以可以连续调用该函数。因此，`p2`的`age`值会依次增加30，最终输出为40。

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### 3. 空指针访问成员函数 ###

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针

如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性

**示例：**

//空指针访问成员函数
    class Person {
        
    public:
    
    	void ShowClassName() {
        
    		cout << "我是Person类!" << endl;
    	}
    
    	void ShowPerson() {
        
    		if (this == NULL) {
        
    			return;
    		}
    		cout << mAge << endl;
    	}
    
    public:
    	int mAge;
    };
    
    void test01()
    {
        
    	Person * p = NULL;
    	p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
    	p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
    }
    
    int main() {
        
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

这段代码定义了一个`Person`类，其中包含两个成员函数`ShowClassName`和`ShowPerson`，以及一个成员变量`mAge`。`test01`函数创建了一个空指针`p`，并尝试调用`p`的成员函数。

在C++中，空指针是指向任何对象的指针，因此可以通过空指针调用成员函数。在`ShowClassName`函数中，没有使用`this`指针，所以可以正常调用，输出结果为"**我是Person类!**"。

但是在`ShowPerson`函数中，使用了`this`指针来访问成员变量`mAge`。当空指针调用该函数时，`this`指针为`NULL`，因此访问成员变量时会出现错误。为了避免空指针访问，可以在函数体内通过判断`this`是否为`NULL`来提前返回，不执行后续代码。

总结：空指针可以调用成员函数，但是如果成员函数中使用了`this`指针来访问成员变量，需要注意空指针的处理，避免出现错误。

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### 4. const修饰成员函数 ###

#### 常函数： ####

*  成员函数后加const后我们称为这个函数为**常函数**
 *  常函数内不可以修改成员属性
 *  成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

#### 常对象： ####

*  声明对象前加const称该对象为常对象
 *  常对象只能调用常函数

**示例：**

class Person {
        
    public:
    	Person() {
        
    		m_A = 0;
    		m_B = 0;
    	}
    
    	//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
    	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
    	void ShowPerson() const {
        
    		//const Type* const pointer;
    		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
    		//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
    
    		//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
    		this->m_B = 100;
    	}
    
    	void MyFunc() const {
        
    		//mA = 10000;
    	}
    
    public:
    	int m_A;
    	mutable int m_B; //可修改 可变的
    };
    
    
    //const修饰对象  常对象
    void test01() {
        
    
    	const Person person; //常量对象  
    	cout << person.m_A << endl;
    	//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
    	person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量
    
    	//常对象访问成员函数
    	person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
    
    }
    
    int main() {
        
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

这段代码定义了一个名为`Person`的类。`Person`类有一个默认构造函数，用于初始化成员变量`m_A`和`m_B`为0。`Person`类还有一个成员函数`ShowPerson()`，使用`const`修饰，表示该函数是一个常函数。常函数中的`this`指针是一个指针常量，指针的指向不可修改。但是，常函数可以修改`this`指针指向的对象的`mutable`修饰的成员变量`m_B`的值。`Person`类还有一个成员函数`MyFunc()`，同样使用`const`修饰，但该函数尝试修改成员变量`m_A`的值，因此会导致编译错误。

在`main`函数中，定义了一个常量对象`person`，使用`const`修饰。常量对象不能修改成员变量的值，但可以访问成员变量的值。常量对象可以修改`mutable`修饰的成员变量`m_B`的值。常量对象也可以调用常函数`ShowPerson()`，但无法调用`MyFunc()`。

最后调用`system("pause")`暂停程序的执行，返回0表示程序正常结束。

[8906a57011c9472f8d7d423df1fedf0c.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/27/35818029991445b88cc48e315b7b2a4c.png