由C++类指针初始化引起的问题汇总

还是得从最近一个比较“诡异”的问题说起：C++ 类指针定义的时候没有初始化的时候，居然可以安全的调用类内部的成员函数而不出错。

      这段代码是来源于之前项目，然后我把问题抽离出来，另开一个工程测试的时候，还是这个结果，最开始以为是VC编译器的问题，最后跑到mac下用gcc编译的结果依旧，说明这不是偶然现象，此时我才开始真正思考背后的缘由。在不断的测试得出的结论是：初始化为NULL的类指针可以安全的调用不涉及类成员变量的类成员函数而不出错，但是如果类成员函数中调用了类成员变量则会出错，既然赋值为NULL的情况都可以使用，那么自然不初始化的类指针同样满足这类情况。

      查了一些资料，未免自己理解有误，特意将问题在群里共享了一下，果然大家集思广益的效率更高，最终问题得以解释，同时也加深了自己对C++某些机制的理解，不说废话，进入正题：

      假设现在有一个简单的类定义如下：

class Test

{

public:

    void func(){cout << "hahaha" << endl;}

    int get(){return a+b;}

    Test():a(1),b(2){}

public:

    int a,b;

};

而之后编译器会自动将这个类转换成：

class Test

{

    int a,b;

};

void _test_func(Test * this);

int _test_get(Test* this);

........

类中的函数被编译器静态编译了，所有非虚函数（虚函数呢？别急，待会会解释到）都可以调用，因为函数地址编译期间已经确定。我们知道，类中的成员函数都是通过this指针调用成员变量的，编译器会将this指针作为默认参数传给类成员函数的，如myclass.function(int a,int b) --> function(&myclass,int a,int b)

好，现在我们添加main函数如下：

int main()

{

Test *p=NULL;

p->func();//正确，没有调用成员变量，没有使用空的this指针

p->get();//错误，this指针为空，通过this指针调用变量所以出错

return 0;

}

     运行结果见上面注释，没有调用成员变量的func()函数正确执行，调用了成员变量的get()函数错误。两者其实都传入了空的this指针，前者没出错仅仅是因为没有调用this指针，而后者调用了。（此时p-func(）和p->get()等同于func(NULL),get(NULL)......）是对象指针为NULL，而调用成员函数的时候，函数地址是编译期间确定的，成员函数不通过对象指针（也即当前的p指针）去调用，对象指针仅仅作为参数传入函数然后去调用成员变量。

      好现在问题来了，如果是虚函数呢，因为虚函数要通过this指针计算vptr，然后找到vtable，然后dispatch。因为this指针为空，所以在找vtable时候就会coredump了。总之这类情况下，一切调用了this指针的函数都会出错，而完全不调用this指针的成员函数则没问题。

gdb跟踪截图如下：

可以看到，最开始的时候p是有值的，不过是随便指向的，*p指向{a= 3204,b=1}，可以看出这个时候p指向的内容是随机的不可控制的，然后往下走，p=NULL,*p对应0x0,但是调用p->func()的时候是通过$Test()::func()调用的，这也进一步验证了，之前说的，成员函数在静态编译的时候地址已经确定，调用的时候直接通过函数地址调用，this指针只是参数传入，p->get()也一样，只不过其内部调用了空的this指针来调用成员变量，所以出错。

总结：任何时候定义指针的时候一定要初始化，这是良好的习惯，这个问题最初是由于当时写程序疏忽造成的，然而错有错着居然编译通过，所以当时一直没发现这个手误，现在追本溯源也算是对c++的内部机制有了更深的了解，不过也提示自己不能有侥幸心理，一定要养成良好的编程习惯，不管对于自己还是对于以后合作的伙伴都是一件好事。