C++ 类成员指针

本文探讨了C++中的类成员指针,解释了其作为奇葩指针的原因。通过示例展示了如何使用类成员指针遍历类的属性和成员函数。类成员指针保存的是成员相对于对象地址的偏移量,对于非静态成员函数,它存储的是虚表中的索引值。

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C++的类成员指针是一种奇葩的指针。

假设现在我们要表示一个三维的点,现在有两种定义方式:

struct point1{
	int x, y, z;
};

struct point2{
	int c[3];
};

第一种的优点是更直观,但第二种可以方便的用for遍历三个属性。最终我选择了第一种,但是我还想弄一个遍历功能怎么办?这个时候类成员指针就排上用场了,我们可以创建一个“指向point中具体成员的指针”。

int A:: *member = &A::x;

让member指针指向A中的成员x,且类型是int,此时我们就可以通过member来访问x:

point1 tmp{4, 5,
<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内的偏移量,而不是绝对地址。因为每个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对象的指针,这涉及到计算成员在中的偏移量。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的非静态数据成员,其本质是存储成员在中的**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` 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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