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【c++】类和对象（二）this指针

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朋友们大家好，本节内容来到类和对象第二篇，本篇文章会带领大家了解this指针

目录

  • 1.this指针
    • 1.1this指针的引出
    • 1.2this指针的特性
    • 1.3思考题
    • 1.4C语言和C++实现Stack的对比

1.this指针

1.1this指针的引出

首先我们定义一个日期类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;
}

我们来思考这么一个问题：

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，也就是说，d1和d2调用的是同一个函数，那当d1调用 Init 函数时，该函数是如何知道应该设置d1对象，而不是设置d2对象呢


首先思考，这里打印函数，访问的变量是哪里的？

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

这里访问的是private声明下的吗？

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

并不是，因为这里只是声明，并没有开辟空间，真正访问的是实例化的d1,d2

在private部分声明的变量_year、_month、_day等，在类中只是进行了声明，实际上并没有为它们分配内存空间。**内存空间是在创建类的实例（也就是对象）**时为这些成员变量分配的。每个对象都有自己独立的一套成员变量，占用各自的内存空间

因此，当成员函数Print()通过this指针（隐式指向当前对象）访问这些成员变量时，它实际上访问的是调用这个成员函数的那个==特定对象（实例）==的成员变量。每个对象的_year、_month和_day都存储在各自独立的内存区域中，这些内存区域是在对象被创建时随对象一起分配的

那么我d1，d2如何找到这两个函数呢？

这里就与隐含的this指针有关了

this指针是面向对象编程语言中的一个特殊指针，它指向调用成员函数的那个对象。通过this指针，成员函数可以访问调用它的那个对象的成员变量和成员函数。this指针是隐式传递给成员函数的，是成员函数的一个隐含参数


可以理解为，编译器处理后处理为上述的样子，调用的地方，编译器也会处理：


它会把调用对象当做形参进行传递


这里我们也能知道，为什么d1访问能打印d1，d2访问能打印d2

这个东西我们并不陌生，在前面数据结构中我们也有学过：

1.2this指针的特性

  1. this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传递
  2. this指针的类型：类类型* const，（Date* const this）即成员函数中，不能给this指针赋值,但是this指向的内容可以被改变

特点：

  1. 在形参和实参的位置，我们不能显示写出来
  2. 在函数内部可以使用

1.3思考题

一，this指针是存在哪里的？


不同的数据是存储在不同的区域的，思考一下this指针是存在哪个区域的呢？

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

c++中，const定义的变量是存储在栈中的，我们可以打印它们的地址：


发现是相邻的

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


在C++中，变量和数据的存储位置分为几个区域，主要包括栈（Stack）、堆（Heap）、全局/静态存储区（Global/Static Area）和常量区（Constant Pool）。具体到提供的代码示例中的变量，它们的存储位置如下：

  1. const int i = 0;

    • i是一个常量整型变量。在C++中，const修饰的局部变量默认存储在栈上，但是编译器优化可能会将其存储在程序的只读数据段中（常量区），尤其是当它被视为编译时常量时。然而，取地址操作&i表明i必须在内存中有实际的存储位置，所以它很可能位于栈上，除非进行了特殊的优化

  2. int j = 1;

    • j是一个非const局部变量，存储在栈上。栈用于存储局部变量和函数调用的上下文

  3. const char* p = "abcdefg";

    • 这里p是一个指针，指向一个字符串常量。字符串常量"abcdefg"存储在常量区（也称为字符串字面量区或只读数据段），这是因为字符串字面量在程序的整个生命周期内都不应被修改。而指针p本身（即存储字符串地址的变量）作为局部变量，存储在栈上
  • i（取决于编译器优化）和j存储在栈上。
  • 字符串常量"abcdefg"存储在常量区。
  • 指针p（存储字符串常量的地址）存储在栈上。

在上述的讲解后，我们能够推出this指针的存储位置：this是一个形参，它指向调用该成员函数的对象，this指针在成员函数调用时需要被快速访问并用于访问对象的成员，所以我们推测它存储在栈上

为了提高访问速度，某些编译器可能选择将this指针存储在某个寄存器中，尤其是在成员函数调用时。这实际上可以减少内存访问次数，从而提高程序的执行效率，寄存器是CPU内部的极小量存储器，具有非常高的数据访问速度

二，判断下面程序的运行结果（this能否是空指针？）

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


我们发现它是可以正常运行的，我们接下来简单分析一下

尽管p被初始化为nullptr，指向A类型对象的指针p是空的，但PrintA()函数只是打印一条消息，没有访问任何对象的成员变量。这种特殊情况下，代码可运行，主要是因为成员函数的调用并没有实际依赖于this指针指向的对象实例的状态

因为PrintA()不访问对象的任何成员变量，所以这个调用在技术上不需要访问通过this指针指示的内存地址。因此，对于这种不访问任何成员变量的成员函数，通过nullptr调用可能不会导致运行时错误

简单来说，

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

这串代码传递空指针并没有任何影响

接下来看下面的代码：

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


这串代码运行异常，因为这里访问a是通过this->_a来实现的

1.4C语言和C++实现Stack的对比

c语言实现

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申请空间失败!!!");
			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语言实现时，Stack相关操作函数有以下共性：

  • 每个函数的第一个参数都是Stack*
  • 函数中必须要对第一个参数检测，因为该参数可能会为NULL
  • 函数中都是通过Stack*参数操作栈的
  • 调用时必须传递Stack结构体变量的地址

结构体中只能定义存放数据的结构，操作数据的方法不能放在结构体中，即数据和操作数据的方式是分离开的

c++实现：

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申请空间失败!!!");
			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申请空间失败!!!");
				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++中通过类可以将数据以及数据的方法进行完美结合，通过访问权限可以控制那些方法在类外可以被调用，即封装，在使用时就像使用自己的成员一样，更符合人类对一件事物的认知。而且每个方法不需要传递Stack*的参数了，编译器编译之后该参数会自动还原，即C++中 Stack * 参数是编译器维护的，C语言中需用用户自己维护

感谢大家阅读！！！后续给大家带来析构函数和构造函数有关内容！

版权声明：本文为博主作者：QuiteCoder原创文章，版权归属原作者，如果侵权，请联系我们删除！

原文链接：https://blog.csdn.net/arf_dog/article/details/137023077

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