从C语言到C++④(第二章_类和对象_上篇)->类->封装->this指针(下)

简介: 从C语言到C++④(第二章_类和对象_上篇)->类->封装->this指针

从C语言到C++④(第二章_类和对象_上篇)->类->封装->this指针(中):https://developer.aliyun.com/article/1513642

类中既可以有成员变量,又可以有成员函数,那么一个类的对象中包含了什么?

我们该如何计算一个类的大小呢?比如这个栈和它定义出来的对象是多大呢?

#include <iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
  void Init();
  void Push(int x);
 
private:
  int* _array;
  int  _top;
  int  _capacity;
};
 
void Stack::Init() 
{
  _array = nullptr;
  _top = _capacity = 0;
}
 
int main()
{
  Stack s;
  s.Init();
 
  cout << sizeof(Stack) << endl;
  cout << sizeof(s) << endl;
 
  return 0;
}

运行结果如下:(32位环境)

对象中存了成员变量,没存成员函数。计算类或类对象的大小只看成员

C++成员函数存放在公共的代码段,并且要考虑内存对齐,C++内存对齐规则和C结构体一致。

对内存规则不熟的可以回去复习下:C语言进阶⑮(自定义类型)(结构体+枚举+联合体)(结构体实现位段)_GR C的博客-CSDN博客


看一段代码,下面类的大小是多少呢?

// 类中既有成员变量,又有成员函数
class A1 
{
public:
  void f1() {}
private:
    char _c;//1
  int _a;//4  (根据内存对齐,浪费前面3字节,计算出8字节)
};
 
// 类中仅有成员函数
class A2 
{
public:
  void f2() {}
};
 
// 类中什么都没有 - 空类
class A3
{};

先看结果:

A2 没有成员变量,A3 更是什么都没有,为什么大小是 1 呢?为什么不是 0 呢?

我们尝试给创建出的对象取地址,它们是有地址的,

// 类中既有成员变量,又有成员函数
class A1 
{
public:
  void f1() {}
private:
    char _c;//1
  int _a;//4  (根据内存对齐,浪费前面3字节,计算出8字节)
};
 
// 类中仅有成员函数
class A2 
{
public:
  void f2() {}
};
 
// 类中什么都没有 - 空类
class A3
{};
 
int main()
{
  cout << sizeof(A1) << endl;
  cout << sizeof(A2) << endl;
  cout << sizeof(A3) << endl;
 
  A1 a1;
  A2 a2;
  A3 a3;
  cout << &a1 << endl;
  cout << &a2 << endl;
  cout << &a3 << endl;
  return 0;
}

取地址就是要拿出它存储空间的那块,所以这里总不能给一个空指针吧?

如果大小给 0 的话就没办法区分空间了。

所以,空类会给 1 字节,这 1 字节不存储有效数据,只是为了占个位,表示对象存在。

5. this指针

5.1 引出 this 指针

我们首先来定义一个日期类 Date:

#include <iostream>
using namespace std;
 
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;
  d1.Init(2023, 4, 23);
  d1.Print();
 
  Date d2;
  d2.Init(2023, 5, 1);
  d2.Print();
 
  return 0;
}

Date 类中有 Init 和 Print 两个成员函数,函数体中没有关于不同对象的区分,

那当 d2 调用 Print 函数时,这个 Print 函数是如何知道要打印 d2 对象的?

而不是去打印 d1 对象呢?

看看反汇编,call Print的地址一样,说明调用的是同一个函数

因为C++ 通过引入了隐藏的 this 指针解决该问题。

C++ 编译器给每个 "非静态的成员函数" 增加了一个隐藏的指针参数,

让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象),它是系统自动生成的,

在函数体中所有成员变量的操作,都是通过该指针去访问。

只不过所有的操作对程序员来说是透明的,

就是不需要程序员自己来传递,编译器自动帮你去完成。

上面的函数传参和定义会被改成这样:( Init 第一个参数也会加上 this 指针)

打印的代码也会变成这样:(可以自己加 this ->也可以不加,上面的就不能加)

cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;


5.2 this 指针的使用和特性

① 调用成员函数时,不能 "显示地" 传实参给 this :

② 定义成员函数时,也不能 "显示地" 声明形参 this :

③ 但是,在成员函数内部,我们可以 "显示地" 使用 this :(同上图)

也就是说,你不写 this 他会自动加,你写了他也是允许你写的。

虽然可以 "显示地" 用,但是一般情况下我们都不会自己 "显示地" 写 。


this 指针还被 const 修饰,所以 this 指针是不能修改的。

this 指针的本质是一个常量指针,是通过 const 修饰 this 指针指向的内存空间。

  • this指针的类型:类的类型* const,即成员函数中,不能给this指针赋值。
  • this指针只能在“成员函数”的内部使用
  • this指针本质上是“成员函数”的形参,当对象调用成员函数时,将对象地址作为实参传递给 this形参。所以对象中不存储this指针。
  • this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参,this指针应该存在栈中,不需要用户传递。但是有点的编译器会对this指针优化:VS就通过ecx寄存器自动传递,此时this指针存在寄存器中。

6. 笔试选择题

6.1 结构体大小

有一个如下的结构体:

struct A

{

    long a1;

    short a2;

    int a3;

    int *a4;

};

请问在64位编译器下用sizeof(struct A)计算出的大小是多少?( )

A.24

B.28

C.16

D.18

6.2 在C++中的结构体是否可以有成员函数?( )

A.不可以,结构类型不支持成员函数

B.可以有

C.不可以,只有类允许有成员函数

6.3 关于this指针使用方法的叙述正确的是( )

A.保证基类保护成员在子类中可以被访问

B.保证基类私有成员在子类中可以被访问

C.保证基类公有成员在子类中可以被访问

D.保证每个对象拥有自己的数据成员,但共享处理这些数据的代码

6.4 关于this指针描述错误的是( )

A.this指针是非静态成员函数的隐含形参.

B.每个非静态的成员函数都有一个this指针.

C.this指针是存在对象里面的.

D.this指针可以为空

6.5 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

#include <iostream>
using namespace std;
 
class A
{
public:
  void Print()
  {
    cout << "Print()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
 
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->Print();
 
  return 0;
}

6.6 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

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

答案及解析

6.1 A

64位系统下指针为8个字节,a1占4字节,a2两字节,由于a3占4字节, a2需要补齐2个字节,对于a1,a2,a3一共开辟了12个字节,由于a4占8个字节,所以a4之后要 补齐4个字节才能是8的整数倍,最后总和为24字节,刚好也是8的倍数,所以最终结构体大小为24字节


6.2 B


A.C语言结构体不支持成员函数,但C++结构体支持,其class与struct本质没有区别,唯一区别在于默认时class的访问属性为私有,struct为公有

B.正确

C.C++结构体也支持成员函数


6.3 D


A.基类保护成员在子类可以直接被访问,跟this无关

B.基类私有成员在子类中不能被访问,跟this无关

C.基类共有成员在子类和对象外都可以直接访问,跟this无关

D.this指针代表了当前对象,能够区分每个对象的自身数据,故正确


6.4 C


A.静态成员函数没有this指针,只有非静态成员函数才有,且为隐藏指针

B.非静态成员函数的第一个参数就是隐藏的this指针

C.this指针在非静态的成员函数里面,对象不存在,故错误

D.单纯的对this赋空是不可以的,不过可以强转直接赋空,不过一般不进行这样的操作


6.5  C、正常运行

#include <iostream>
using namespace std;
 
class A
{
public:
  void Print()
  {
    cout << "Print()" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
 
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->Print();
   //把p的地址传给Print this指针就是nullptr,上面没有对空指针解引用,所以正常运行
 
  return 0;
}

6.6 B、运行崩溃

#include <iostream>
using namespace std;
 
class A
{
public:
  void PrintA()
  {
    cout << _a << endl;//会被改为 cout << this->_a << end;
  }
private:
  int _a;
};
 
int main()
{
  A* p = nullptr;
  p->PrintA();//同上题,但上面对空指针解引用了
  return 0;
}

本篇完。

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