类成员指针

看到深度探索C++对象模型3.2节,其中给出了一个判断access section出现先后顺序的模板函数如下:

template<class class_type,class data_type1,class data_type2>
char* access_order( data_type1 class_type::* mem1,data_type2 class_type::* mem2){
	assert(mem1 != mem2);
	return mem1 < mem2 ? "member1 first" : " member2 first";
}


用以下程序测试

class Point3d{
public:
	float x;
	static list<Point3d*> *freeList;
public:
	float y;
	static const int chunkSize = 250;
public:
	float z;
};
int main(){
access_order( &Point3d::z,&Point3d::y);
return 0;
}


得到的是: '<' : illegal, right operand has type 'float Point3d::* '也就是说这里类成员指针的用法不合法。至于为什么会这样,我推测可能是“ < ”没有以 类成员指针为参数的操作符重载。

类似的问题也发生在ostream上面。例如以刚才定义的Point3d类为基础,做一下测试

int main(){
	cout<< &Point3d::x<<","<<&Point3d::y 
		<<","<< &Point3d::z <<endl;
}

输出结果为1,1,1,而不是正确的偏移地址。究其原因,应该是ostream对象没有重载类成员指针的参数,故不能正确输出偏移地址。而在VC下用<<输出中如果遇到不认识的类型,只要参数合法总输出1。

将上面的测试程序改变成一下程序便可以正确输出类中数据成员的偏移地址

int main(){

	printf("%p\n",&Point3d::x ); 
	printf("%p\n",&Point3d::y ); 
	printf("%p\n",&Point3d::z ); 
	return 0;
}


输出如下:

或者用如下测试程序也会输出相同结果:

int main(){
	cout<<&((Point3d*)0)->x<<endl;	//将0强制转化为Point3d指针,
	cout<<&((Point3d*)0)->y<<endl;	//然后去类成员便是他们的偏移地址
	cout<<&((Point3d*)0)->z<<endl;
}


此外:由于目前的编译器的性质,可以用类成员指针来计算出相应类实例的大小:计算出最后一个数据成员的偏移量加上最后一个数据成员类型所占用的内存空间。


总结:

1.类成员指针不能做某些操作符的参数,如<和<<操作符

2.类成员指针是其相应成员的偏移地址

3.可以用类成员指针计算出类实例的大小

<think>好的,我现在需要解释C++类成员指针的工作原理。首先,用户已经提供了一些相关的引用资料,我需要结合这些资料来构建一个清晰的解释。 首先,类成员指针分为数据成员指针和成员函数指针。根据引用[1],数据成员指针的声明方式是使用auto或decltype来简化,例如auto pdata = &Screen::contents;。这说明数据成员指针存储的是成员在类内的偏移量,而不是绝对地址。因为每个类实例的成员位置可能不同,偏移量可以帮助找到具体对象中的成员。 然后看引用[2],里面提到成员函数指针的声明需要显式使用取址运算符,比如int (A::*pf)(int, int) = &A::add;。这里强调了成员函数指针和普通函数指针的不同,没有自动转换,必须用&。这说明成员函数指针同样与类的结构有关,可能涉及到虚函数表或者调用约定,但具体机制可能更复杂。 引用[3]中的宏定义展示了如何通过成员指针获取类对象的指针,这涉及到计算成员在类中的偏移量。例如,通过将成员指针转换为char*并减去偏移量得到类对象的起始地址。这进一步证实了成员指针存储的是偏移量的概念。 引用[4]提到了智能指针的使用,虽然与成员指针不直接相关,但可能需要注意在智能指针对象中使用成员指针时的生命周期问题,但暂时可能不需要深入讨论这部分。 接下来,我需要将这些信息组织起来,分点解释数据成员指针和成员函数指针的原理。可能需要包括以下几点: 1. 数据成员指针:存储的是相对于类对象起始地址的偏移量,访问时需要结合具体对象的地址。 2. 成员函数指针:存储的可能是函数地址或虚表索引,调用时需要传递对象实例以提供this指针。 3. 使用方式:必须通过对象实例来解引用成员指针,例如使用.*或->*运算符。 4. 内存布局的影响:类成员的访问权限、继承、虚函数等可能影响偏移量的计算,但编译器会处理这些细节。 需要注意区分普通指针和成员指针的不同,比如成员指针不指向具体内存地址,而是相对于对象的偏移。同时,成员函数指针需要考虑非静态成员函数隐含的this参数,因此在调用时必须绑定到一个对象实例。 可能的问题是如何解释成员函数指针的内部结构,但由于不同编译器实现可能不同,可以提到这一点,但不必深入。此外,引用中的宏定义展示了如何通过偏移量反向获取对象指针,这可以作为一个例子说明偏移量的存在。 最后,要确保回答符合用户的要求:结构清晰,分点解释,使用中文,正确使用LaTeX格式,并生成相关问题。同时,正确添加引用标记。</think>### C++类成员指针的工作原理 #### 1. **数据成员指针** 数据成员指针用于指向类的非静态数据成员,其本质是存储成员在类中的**内存偏移量**,而非绝对地址。例如: ```cpp class Screen { public: std::string contents; }; auto pdata = &Screen::contents; // 数据成员指针 ``` - **原理**:`pdata` 的值是 `contents` 相对于 `Screen` 类对象起始地址的偏移量。当通过对象访问时,实际地址为 `对象地址 + 偏移量`。 - **使用方式**: ```cpp Screen obj; std::string s = obj.*pdata; // 通过对象解引用 ``` #### 2. **成员函数指针** 成员函数指针指向类的非静态成员函数,其存储函数的地址或虚函数表中的索引。例如: ```cpp class A { public: int add(int a, int b) { return a + b; } }; int (A::*pf)(int, int) = &A::add; // 成员函数指针 ``` - **原理**:成员函数隐含 `this` 参数,因此调用时必须绑定对象实例。编译器会隐式传递 `this` 指针。 - **使用方式**: ```cpp A obj; (obj.*pf)(3, 4); // 通过对象调用 ``` #### 3. **内存布局与偏移量** - 类成员的偏移量由编译器根据**内存对齐规则**和**声明顺序**计算。例如,引用[3]中的宏通过计算偏移量反向获取类对象指针: ```cpp #define get_class_ptr(memberPtr, classType, memberName) \ ((classType*)(reinterpret_cast<char*>(memberPtr) - offsetof(classType, memberName))) ``` 这里 `offsetof` 宏(或手动计算)用于获取成员偏移量[^3]。 #### 4. **与普通指针的区别** - **依赖对象实例**:类成员指针必须通过对象实例访问(`.*` 或 `->*` 运算符)[^1][^2]。 - **无自动转换**:成员函数指针和普通函数指针之间不能隐式转换,必须显式取址。 ---
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