【C++漂流记】C++对象模型和this指针

C++中对象模型和this指针是面向对象编程中的重要概念。对象模型描述了对象在内存中的布局和行为，包括成员变量和成员函数的存储方式和访问权限。this指针是一个隐含的指针，指向当前对象的地址，用于在成员函数中引用当前对象的成员变量和成员函数。对象模型和this指针的理解和应用，对于深入理解C++的面向对象特性和实现细节至关重要。

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1. 成员变量和成员函数分开存储

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态成员变量才属于类的对象上

class Person {
public:
	Person() {
		mA = 0;
	}
	//非静态成员变量占对象空间
	int mA;
	//静态成员变量不占对象空间
	static int mB; 
	//函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
	void func() {
		cout << "mA:" << this->mA << endl;
	}
	//静态成员函数也不占对象空间
	static void sfunc() {
	}
};

int main() {

	cout << sizeof(Person) << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

上面的代码定义了一个名为Person的类。Person类有一个默认构造函数，用于初始化非静态成员变量mA为0。Person类还有一个非静态成员变量mA和一个静态成员变量mB。静态成员变量mB不占用对象的空间，而是在全局数据区分配内存。Person类还有一个成员函数func()，用于输出非静态成员变量mA的值。成员函数也不占用对象的空间，所有对象共享一个函数实例。Person类还有一个静态成员函数sfunc()，也不占用对象的空间。在main函数中，使用sizeof运算符输出Person类的大小。最后调用system("pause")暂停程序的执行，返回0表示程序正常结束。

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2. this指针概念

通过前面我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码

那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

c++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象

this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针

this指针不需要定义，直接使用即可

this指针的用途：

• 当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
• 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this

class Person
{
public:

	Person(int age)
	{
		//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
		this->age = age;
	}

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

	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;

	Person p2(10);
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

这段代码定义了一个Person类，其中包含一个构造函数和一个成员函数PersonAddPerson。test01函数创建了两个Person对象p1和p2，并测试了PersonAddPerson函数的功能。

在构造函数中，使用了this指针来区分形参和成员变量。this指针指向当前对象，可以通过this->age来访问成员变量age。

PersonAddPerson函数接受一个Person对象作为参数，将该对象的age加到当前对象的age上，并返回当前对象的引用。

在test01函数中，首先创建了一个age为10的Person对象p1，并输出其age值。然后创建了另一个age为10的Person对象p2，并连续三次调用PersonAddPerson函数，每次传入p1作为参数。最后输出p2的age值。

由于PersonAddPerson函数返回的是当前对象的引用，所以可以连续调用该函数。因此，p2的age值会依次增加30，最终输出为40。

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3. 空指针访问成员函数

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针

如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性

示例：

//空指针访问成员函数
class Person {
public:

	void ShowClassName() {
		cout << "我是Person类!" << endl;
	}

	void ShowPerson() {
		if (this == NULL) {
			return;
		}
		cout << mAge << endl;
	}

public:
	int mAge;
};

void test01()
{
	Person * p = NULL;
	p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
	p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

这段代码定义了一个Person类，其中包含两个成员函数ShowClassName和ShowPerson，以及一个成员变量mAge。test01函数创建了一个空指针p，并尝试调用p的成员函数。

在C++中，空指针是指向任何对象的指针，因此可以通过空指针调用成员函数。在ShowClassName函数中，没有使用this指针，所以可以正常调用，输出结果为"我是Person类!"。

但是在ShowPerson函数中，使用了this指针来访问成员变量mAge。当空指针调用该函数时，this指针为NULL，因此访问成员变量时会出现错误。为了避免空指针访问，可以在函数体内通过判断this是否为NULL来提前返回，不执行后续代码。

总结：空指针可以调用成员函数，但是如果成员函数中使用了this指针来访问成员变量，需要注意空指针的处理，避免出现错误。

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4. const修饰成员函数

常函数：

• 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数
• 常函数内不可以修改成员属性
• 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

常对象：

• 声明对象前加const称该对象为常对象
• 常对象只能调用常函数

示例：

class Person {
public:
	Person() {
		m_A = 0;
		m_B = 0;
	}

	//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
	void ShowPerson() const {
		//const Type* const pointer;
		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
		//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的

		//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
		this->m_B = 100;
	}

	void MyFunc() const {
		//mA = 10000;
	}

public:
	int m_A;
	mutable int m_B; //可修改 可变的
};


//const修饰对象  常对象
void test01() {

	const Person person; //常量对象  
	cout << person.m_A << endl;
	//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
	person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量

	//常对象访问成员函数
	person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

这段代码定义了一个名为Person的类。Person类有一个默认构造函数，用于初始化成员变量m_A和m_B为0。Person类还有一个成员函数ShowPerson()，使用const修饰，表示该函数是一个常函数。常函数中的this指针是一个指针常量，指针的指向不可修改。但是，常函数可以修改this指针指向的对象的mutable修饰的成员变量m_B的值。Person类还有一个成员函数MyFunc()，同样使用const修饰，但该函数尝试修改成员变量m_A的值，因此会导致编译错误。

在main函数中，定义了一个常量对象person，使用const修饰。常量对象不能修改成员变量的值，但可以访问成员变量的值。常量对象可以修改mutable修饰的成员变量m_B的值。常量对象也可以调用常函数ShowPerson()，但无法调用MyFunc()。

最后调用system("pause")暂停程序的执行，返回0表示程序正常结束。