C++中this指针的用法.
this指针只能在一个类的成员函数中调用,它表示当前对象的地址。下面是一个例子:
void Date::setMonth(int mn ) {
month = mn; // 这三句是等价的
this->month = mn;
(*this).month = mn; }
1. this只能在成员函数中使用。 全局函数,静态函数都不能使用this。 实际上,成员函数默认第一个参数为T* const registerthis。 如: class A{public: int func(int p){}};
其中,func的原型在编译器看来应该是: int func(A*const register this, int p);
2. 由此可见,this在成员函数的开始前构造的,在成员的结束后清除。 这个生命周期同任一个函数的参数是一样的,没有任何区别。 当调用一个类的成员函数时,编译器将类的指针作为函数的this参数传递进去。如: A a; a.func(10); 此处,编译器将会编译成: A::func(&a, 10); 嗯,看起来和静态函数没差别,对吗?不过,区别还是有的。编译器通常会对this指针做一些优化的,因此,this指针的传递效率比较高--如vc通常是通过ecx寄存器来传递this参数。
3. 回答
#1:this指针是什么时候创建的? this在成员函数的开始执行前构造的,在成员的执行结束后清除。
#2:this指针存放在何处? 堆,栈,全局变量,还是其他?this指针会因编译器不同,而放置的位置不同。可能是栈,也可能是寄存器,甚至全局变量。
#3:this指针如何传递给类中函数的?绑定?还是在函数参数的首参数就是this指针.那么this指针又是如何找到类实例后函数的?this是通过函数参数的首参数来传递的。this指针是在调用之前生成的。类实例后的函数,没有这个说法。类在实例化时,只分配类中的变量空间,并没有为函数分配空间。自从类的函数定义完成后,它就在那儿,不会跑的。
#4:this指针如何访问类中变量的/? 如果不是类,而是结构的话,那么,如何通过结构指针来访问结构中的变量呢?如果你明白这一点的话,那就很好理解这个问题了。 在C++中,类和结构是只有一个区别的:类的成员默认是private,而结构是public。 this是类的指针,如果换成结构,那this就是结构的指针了。
#5:我们只有获得一个对象后,才能通过对象使用this指针,如果我们知道一个对象this指针的位置可以直接使用吗? this指针只有在成员函数中才有定义。因此,你获得一个对象后,也不能通过对象使用this指针。所以,我们也无法知道一个对象的this指针的位置(只有在成员函数里才有this指针的位置)。当然,在成员函数里,你是可以知道this指针的位置的(可以&this获得),也可以直接使用的。
#6:每个类编译后,是否创建一个类中函数表保存函数指针,以便用来调用函数? 普通的类函数(不论是成员函数,还是静态函数),都不会创建一个函数表来保存函数指针的。只有虚函数才会被放到函数表中。 但是,既使是虚函数,如果编译器能明确知道调用的是哪个函数,编译器就不会通过函数表中的指针来间接调用,而是会直接调用该函数。
# 7:这些编译器如何做到的?8:能否模拟实现? 知道原理后,这两个问题就很容易理解了。 其实,模拟实现this的调用,在很多场合下,很多人都做过。 例如,系统回调函数。系统回调函数有很多,如定时,线程啊什么的。 举一个线程的例子:
class A{
int n;
public:
static void run(void* pThis){
A* this_ = (A*)pThis;
this_->process(); }
void process(){} };
main(){
A a;
_beginthread( A::run, 0, &a ); }
这里就是定义一个静态函数来模拟成员函数。 也有许多C语言写的程序,模拟了类的实现。如freetype库等等。 其实,有用过C语言的人,大多都模拟过。只是当时没有明确的概念罢了。 如:
typedef struct student{
int age;
int no;
int scores; }Student;
void initStudent(Student* pstudent);
void addScore(Student* pstudent, int score); ...
如果你把 pstudent改成this,那就一样了。 它相当于:
class Student{
public:
int age;
int no;
int scores;
voidinitStudent();
void addScore(int score);
}
const常量可以有物理存放的空间,因此是可以取地址的///this指针是在创建对象前创建. this指针放在栈上,在编译时刻已经确定. 并且当一个对象创建后,并且运行整个程序运行期间只有一个this指针.
有下面的一个简单的类:
class CNullPointCall
{
public:
static void Test1();
void Test2();
void Test3(int iTest);
void Test4();
private:
static int m_iStatic;
int m_iTest;
};
int CNullPointCall::m_iStatic = 0;
void CNullPointCall::Test1()
{
cout << m_iStatic << endl;
}
void CNullPointCall::Test2()
{
cout << "Very Cool!" << endl;
}
void CNullPointCall::Test3(int iTest)
{
cout << iTest << endl;
}
void CNullPointCall::Test4()
{
cout << m_iTest << endl;
}
那么下面的代码都正确吗?都会输出什么?
CNullPointCall *pNull = NULL; // 没错,就是给指针赋值为空
pNull->Test1(); // call 1
pNull->Test2(); // call 2
pNull->Test3(13); // call 3
pNull->Test4(); // call 4
你肯定会很奇怪我为什么这么问。一个值为NULL的指针怎么可以用来调用类的成员函数呢?!可是实事却很让人吃惊:除了call 4那行代码以外,其余3个类成员函数的调用都是成功的,都能正确的输出结果,而且包含这3行代码的程序能非常好的运行。
经过细心的比较就可以发现,call 4那行代码跟其他3行代码的本质区别:类CNullPointCall的成员函数中用到了this指针。
对于类成员函数而言,并不是一个对象对应一个单独的成员函数体,而是此类的所有对象共用这个成员函数体。 当程序被编译之后,此成员函数地址即已确定。而成员函数之所以能把属于此类的各个对象的数据区别开, 就是靠这个this指针。函数体内所有对类数据成员的访问, 都会被转化为this->数据成员的方式。
而一个对象的this指针并不是对象本身的一部分,不会影响sizeof(“对象”)的结果。this作用域是在类内部,当在类的非静态成员函数中访问类的非静态成员的时候,编译器会自动将对象本身的地址作为一个隐含参数传递给函数。也就是说,即使你没有写上this指针,编译器在编译的时候也是加上this的,它作为非静态成员函数的隐含形参,对各成员的访问均通过this进行。
对于上面的例子来说,this的值也就是pNull的值。也就是说this的值为NULL。而Test1()是静态函数,编译器不会给它传递this指针,所以call 1那行代码可以正确调用(这里相当于CNullPointCall::Test1());对于Test2()和Test3()两个成员函数,虽然编译器会给这两个函数传递this指针,但是它们并没有通过this指针来访问类的成员变量,因此call 2和call 3两行代码可以正确调用;而对于成员函数Test4()要访问类的成员变量,因此要使用this指针,这个时候发现this指针的值为NULL,就会造成程序的崩溃。
其实,我们可以想象编译器把Test4()转换成如下的形式:
void CNullPointCall::Test4(CNullPointCall *this)
{
cout << this->m_iTest << endl;
}
而把call 4那行代码转换成了下面的形式:
CNullPointCall::Test4(pNull);
所以会在通过this指针访问m_iTest的时候造成程序的崩溃。
下面通过查看上面代码用VC 2005编译后的汇编代码来详细解释一下神奇的this指针。
上面的C++代码编译生成的汇编代码是下面的形式:
CNullPointCall *pNull = NULL;
0041171E mov dword ptr [pNull],0
pNull->Test1();
00411725 call CNullPointCall::Test1 (411069h)
pNull->Test2();
0041172A mov ecx,dword ptr [pNull]
0041172D call CNullPointCall::Test2 (4111E0h)
pNull->Test3(13);
00411732 push 0Dh
00411734 mov ecx,dword ptr [pNull]
00411737 call CNullPointCall::Test3 (41105Ah)
pNull->Test4();
0041173C mov ecx,dword ptr [pNull]
0041173F call CNullPointCall::Test4 (411032h)
通过比较静态函数Test1()和其他3个非静态函数调用所生成的的汇编代码可以看出:非静态函数调用之前都会把指向对象的指针pNull(也就是this指针)放到ecx寄存器中(mov ecx,dword ptr [pNull])。这就是this指针的特殊之处。看call 3那行C++代码的汇编代码就可以看到this指针跟一般的函数参数的区别:一般的函数参数是直接压入栈中(push 0Dh),而this指针却被放到了ecx寄存器中。在类的非成员函数中如果要用到类的成员变量,就可以通过访问ecx寄存器来得到指向对象的this指针,然后再通过this指针加上成员变量的偏移量来找到相应的成员变量。
下面再通过另外一个例子来说明this指针是怎样被传递到成员函数中和如何使用this来访问成员变量的。
依然是一个很简单的类:
class CTest
{
public:
void SetValue();
private:
int m_iValue1;
int m_iValue2;
};
void CTest::SetValue()
{
m_iValue1 = 13;
m_iValue2 = 13;
}
用如下的代码调用成员函数:
CTest test;
test.SetValue();
上面的C++代码的汇编代码为:
CTest test;
test.SetValue();
004117DC lea ecx,[test]
004117DF call CTest::SetValue (4111CCh)
同样的,首先把指向对象的指针放到ecx寄存器中;然后调用类CTest的成员函数SetValue()。地址4111CCh那里存放的其实就是一个转跳指令,转跳到成员函数SetValue()内部。
004111CC jmp CTest::SetValue (411750h)
而411750h才是类CTest的成员函数SetValue()的地址。
void CTest::SetValue()
{
00411750 push ebp
00411751 mov ebp,esp
00411753 sub esp,0CCh
00411759 push ebx
0041175A push esi
0041175B push edi
0041175C push ecx // 1
0041175D lea edi,[ebp-0CCh]
00411763 mov ecx,33h
00411768 mov eax,0CCCCCCCCh
0041176D rep stos dword ptr es:[edi]
0041176F pop ecx // 2
00411770 mov dword ptr [ebp-8],ecx // 3
m_iValue1 = 13;
00411773 mov eax,dword ptr [this] // 4
00411776 mov dword ptr [eax],0Dh // 5
m_iValue2 = 13;
0041177C mov eax,dword ptr [this] // 6
0041177F mov dword ptr [eax+4],0Dh // 7
}
00411786 pop edi
00411787 pop esi
00411788 pop ebx
00411789 mov esp,ebp
0041178B pop ebp
0041178C ret
下面对上面的汇编代码中的重点行进行分析:
1、将ecx寄存器中的值压栈,也就是把this指针压栈。
2、ecx寄存器出栈,也就是this指针出栈。
3、将ecx的值放到指定的地方,也就是this指针放到[ebp-8]内。
4、取this指针的值放入eax寄存器内。此时,this指针指向test对象,test对象只有两个int型的成员变量,在test对象内存中连续存放,也就是说this指针目前指向m_iValue1。
5、给寄存器eax指向的地址赋值0Dh(十六进制的13)。其实就是给成员变量m_iValue1赋值13。
6、同4。
7、给寄存器eax指向的地址加4的地址赋值。在4中已经说明,eax寄存器内存放的是this指针,而this指针指向连续存放的int型的成员变量m_iValue1。this指针加4(sizeof(int))也就是成员变量m_iValue2的地址。因此这一行就是给成员变量m_iValue2赋值。
通过上面的分析,我们可以从底层了解了C++中this指针的实现方法。虽然不同的编译器会使用不同的处理方法,但是C++编译器必须遵守C++标准,因此对于this指针的实现应该都是差不多的。
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