深入探秘C++对象模型中的this指针

目录

一、C++ 对象模型初相识

二、this 指针的神秘面纱

2.1 this 指针的定义与本质

2.2 this 指针的用途展现

三、空指针遭遇 this 指针

四、const 与 this 指针的奇妙反应

4.1 常函数中的 this 指针

4.2 常对象与 this 指针

五、实际编程中 this 指针的陷阱与应对

5.1 静态成员函数中的 this 指针陷阱

5.2 构造函数初始化列表中的 this 指针陷阱

5.3 对象未完全构造前使用 this 指针陷阱

六、总结回顾

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一、C++ 对象模型初相识

        在深入探讨this指针之前，我们先来了解一下 C++ 对象模型的基础。在 C++ 中，类的成员变量和成员函数是分开存储的。这意味着，当我们创建一个类的对象时，对象中只包含成员变量，而成员函数则存储在代码段中，所有该类的对象共享这些成员函数。这样的设计大大提高了内存的使用效率，避免了每个对象都重复存储相同的函数代码。

        例如，我们定义一个简单的类Point：

class Point {

public:

int x;

int y;

void setPoint(int a, int b) {

x = a;

y = b;

}

};

        当我们创建Point类的对象时，每个对象只会占用x和y两个成员变量所需的内存空间，而setPoint函数则存储在代码段中，被所有Point对象共享。

        有趣的是，即使是一个空类，在 C++ 中也会占用 1 字节的空间。这是因为编译器需要为每个对象分配独一无二的内存地址，以便区分不同的对象。例如：

class EmptyClass {};

        使用sizeof(EmptyClass)，你会发现它的大小为 1。这 1 字节就像是对象在内存中的 “身份证”，虽然空类没有实际的数据成员，但它依然需要在内存中占据一席之地 。

二、this 指针的神秘面纱

2.1 this 指针的定义与本质

        在 C++ 中，this指针是一个非常重要且神秘的存在。简单来说，this指针指向被调用的成员函数所属的对象 。它是隐含在每一个非静态成员函数内的一种指针，不需要我们显式地定义，就可以直接在非静态成员函数中使用。

        从本质上讲，this指针是一个指针常量，其定义形式类似于const Type* const this，这意味着它的指向是不可修改的，始终指向调用该成员函数的对象。例如，对于一个Student类：

class Student {

public:

int id;

string name;

void setInfo(int id, string name) {

this->id = id;

this->name = name;

}

};

        当我们创建Student类的对象并调用setInfo函数时，this指针就会指向这个对象。比如：

Student tom;

tom.setInfo(1, "Tom");

        在setInfo函数执行过程中，this指针指向tom对象，这样函数就能准确地修改tom对象的id和name成员变量 。

2.2 this 指针的用途展现

解决命名冲突：当形参和成员变量同名时，this指针可以用来区分它们。比如在上面的Student类的setInfo函数中，如果我们不使用this指针，直接写id = id;和name = name;，编译器会认为我们是在对形参进行赋值，而不是对成员变量赋值。使用this指针，就可以明确地告诉编译器我们操作的是成员变量。

返回对象本身：在类的非静态成员函数中，我们可以使用return *this来返回对象本身。这一特性在实现链式编程时非常有用。例如，我们为Student类添加一个study函数，用于增加学生的学习时长，并返回对象本身：

class Student {

public:

int id;

string name;

int studyHours;

void setInfo(int id, string name) {

this->id = id;

this->name = name;

this->studyHours = 0;

}

Student& study(int hours) {

this->studyHours += hours;

return *this;

}

};

现在我们就可以进行链式调用了：

Student tom;

tom.setInfo(1, "Tom").study(2).study(3);

cout << "Tom's study hours: " << tom.studyHours << endl;

        这样的代码更加