【C++】类对象模型，this指针

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#c++ #开发语言

于 2023-04-17 01:36:00 首次发布

文章详细介绍了面向对象编程中的类概念，包括类的定义、访问限定符、类域和实例化。类的实例化是创建对象的过程，而类对象的大小取决于其成员变量。this指针在成员函数中用于定位对象成员，它的特性包括作为隐含参数、存储在ecx寄存器等。文章还讨论了this指针在空指针调用成员函数时可能出现的问题。

1. 类

1.1 面向过程和面向对象

面向过程首先考虑的是要遵循的步骤，然后考虑如何表示这些数据
面向对象首先从用户的角度考虑对象，描述对象所需的数据以及描述所需的数据交互操作，需要同时确定数据存储和数据操作

1.2 类的定义

class classname
{
	//实体：成员函数声明和成员变量
};

若成员函数直接在类的声明中定义，可能会被编译器当成内联函数
类声明在 .h 文件(类声明中声明成员函数)，.cpp 中定义成员函数
定义成员函数时，使用作用域限定符 :: 来标识函数所属的类
成员函数可以访问所属类的 private 组件

1.3 访问限定符

class 默认为私有(private)
struct 默认为公有(public)，（为兼容C）

public     //类外可以直接被访问

private    //类外不能直接被访问
protected  //................

1.4 类域

一个类就定义了一个新的作用域，类外定义成员函数用 :: 指明所属类域

1.5 类的实例化

用定义的类类型创建对象（开空间）

2.类对象模型

2.1 类对象的大小和存储

类对象的大小，实际上就是成员变量的大小（遵照结构体内存对齐规则）
类对象存储时只保存成员变量，而成员函数保存在公共代码段
对于空类（或只有成员函数）的对象，大小为 1 个字节，来进行占位来标识这个对象

3. this 指针

3.1 this 指针的引出

为了使成员函数能够定位到对象中的成员变量，编译器会为成员函数设置一个隐含的参数，这个参数就是指向这个对象的 this 指针（一般由编译器通过ecx寄存器自动传递）
成员函数中访问对象的成员变量时，就可通过这个 this 指针的指向来访问

3.2 this 存储位置

隐含形参 this 是形参，在栈上，vs中通过ecx自动传递

3.3 this 的空指针问题

对于下面这几行代码，（func 函数的函数体无内容）

Date* ptr = nullptr;//1
ptr->func();//2
ptr->Init(2023, 4, 17);//3
(*ptr).func();//4

第二行和第四行效果一样，并且正常运行，因为调用成员函数 func 时，func 函数内部没有访问成员变量，故没有发生解引用，此时指针 ptr 只是起到了传递 this 指针的作用，没有解引用，不会报错
第三行代码因为成员函数 Init 内部会访问成员变量，会发生对 this 的解引用，这里为空，所以会报错

3.4 this 指针的特性

this指针特性：
1.this指针的类型：类类型* const
2.this指针并不是对象本身的一部分，不影响sizeof的结果
3.this的作用域在类”成员函数”的内部
4.this指针是”类成员函数”的第一个默认隐含参数，编译器自动维护
5.传递，类编写者不能显式传递
6.只有在类的非静态成员函数中才可以使用this指针（“非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员; 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员），其它任何函数都不可以
7.存储类型：this指针是由编译器生成的，当类的非静态成员函数的参数个数一定时，this指针存储在ecx寄存器中，调用——thiscall约定。若该函数参数个数未定（可变参数）存放在栈中调用