【C++掌中宝】类和对象（二）：隐藏的this指针

引言

在 C++ 编程中，类是面向对象编程的核心，而类中的成员函数与对象的交互则通过一个隐含的指针来实现，这就是 this 指针。它在 C++ 类的非静态成员函数中自动存在并指向调用该函数的对象实例。在这篇文章中，我们将详细探讨 this 指针的定义、用法以及其背后的工作原理。

1. 定义与用法

1.1 隐式存在的 this 指针

在 C++ 中，每个非静态成员函数都会隐式包含一个 this 指针，它指向调用该成员函数的对象实例。对于开发者来说，this 指针无需显式声明或传递，它由编译器自动管理。

1.2 this 指针的用途与示例

this 指针最常见的用途是解决成员变量与函数参数同名的问题，此外它还可以用于在成员函数中返回对象本身。例如：

class Person {
public:
    Person(int age) {
        this->age = age;  // 用 this 指针区分成员变量和参数
    }

    Person& addAge(int age) {
        this->age += age;
        return *this;  // 返回对象本身
    }

    int age;
};

在上面的代码中，当函数的参数 age 与类的成员变量 age 同名时，我们使用 this->age 来明确表示成员变量。另外，通过 return *this，我们可以在函数返回时返回调用该函数的对象，从而支持方法链调用。

2. 本质

this 指针的本质是一个常量指针，其类型为 ClassName* const，指向调用该成员函数的对象实例。它不可修改，即我们无法改变 this 指针指向的对象。

例如，当你调用 obj.SetValue(5) 时，实际上执行的函数是 SetValue(&obj, 5)。this 指针指向了对象 obj，从而确保函数操作的是正确的对象。

3. 特点

1. 只能在非静态成员函数中使用：全局函数和静态成员函数中都无法使用 this 指针。
2. 生命周期与成员函数一致：this 指针在成员函数调用时被创建，并在函数执行结束时销毁。
3. 存储位置因编译器而异：this 指针可能存储在栈、寄存器或全局变量中，具体取决于编译器的实现。

4. this 指针的作用机制

为了深入理解 this 指针的作用，我们可以将 C++ 代码转换为 C 代码。在 C 语言中，没有类的概念，但我们可以用结构体和全局函数来模拟类和成员函数：

struct Car {
    int price;
};

void SetPrice(struct Car* this, int price) {
    this->price = price;
}

int main() {
    struct Car car;
    SetPrice(&car, 20000);
    return 0;
}

上面的 C 代码模拟了 C++ 的类机制，其中 SetPrice 函数需要传入 Car 结构体的指针才能访问其成员变量。这就相当于 C++ 中 this 指针的工作方式。

5. 成员函数中的 this 指针

非静态成员函数中默认会包含 this 指针。例如，在成员函数中调用其他成员函数或访问成员变量时，编译器实际上是通过 this 指针来完成的：

class Car {
public:
    int price;

    void setPrice(int p) {
        this->price = p;  // this 指向调用该函数的对象
    }
};

6. 空指针与 this 指针的特殊情况

在某些极端情况下，this 指针可能为空。例如，当我们通过空指针调用一个没有访问成员变量的成员函数时，程序不会崩溃

class A {
public:
    void sayHello() { std::cout << "Hello" << std::endl; }
};

int main() {
    A* ptr = nullptr;
    ptr->sayHello();  // 输出 "Hello"
}

因为前一篇文章我们说过成员函数地址是编译时确定的，不是存在对象里面的，而是单独存在一个代码段里，所以这里面没有解引用。

然而，如果该成员函数访问了成员变量，程序将崩溃，因为 this 指针为空，指向了非法内存区域。

7. 注意事项

• 静态成员函数无法使用 this 指针，因为它们属于类本身，而不是类的具体实例。因此，静态成员函数无法访问非静态成员变量。
• C++规定不能在实参和形参的位置显示的写this指针(编译时编译器会处理)，但是可以在函数体内显示使用this指针。

8. 总结

this 指针是 C++ 中的一个重要机制，帮助成员函数与对象实例关联。它在类的成员函数内部自动存在，指向调用该函数的对象实例。通过掌握 this 指针的用法，开发者可以更好地理解面向对象编程的原理，并编写更加灵活和健壮的代码。

结语

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