C++類的this指針詳解


這篇文章主要講解隱式this指針的概念,以及如何使用,包含const,基礎部分不提太多

先直接給出一個C++Primer里的類,你可能還不能完全看懂,但是不着急,我們一點點解釋

class Sales_data {
	std::string isbn() const { return bookNo; }
	Sales_data& combine(const Sales_data&);
	double avg_price() const;
	std::string bookNo;
	unsigned untis_sold = 0;
	double revenue = 0.0;
};
//Sales_data非成員函數接口
Sales_data add(const Sales_data, const Sales_data&);
std::ostream& print(std::ostream&, const Sales_data&);
std::istream& read(std::istream&, const Sales_data&);

類的所有成員都必須在類內部聲明,但是成員函數體可以定義在外部,比如我們上面寫的Sales_data類,isbn函數定義在了內部,combine和avg_price函數定義在了外部

定義在類內部的函數是隱式的inline函數

inline函數,即為調用時“內聯地”展開的函數,也就是就說:調用時,並不通過函數調用的機制,而是通過將函數體直接插入調用處來實現的,比如以下調用

inline const string &
cout << shorter(s1, s2) << endl;
cout << {s1.size() < s2.size ? s1:s2} << endl;

”this“的概念

我們先看isbn函數

std::string isbn() const { return bookNo; }

它的參數列表為空,返回一個string對象,那它是怎么知道這個string對象是來自哪個類的?

this

先看一個調用的例子

total.isbn()

當我們調用成員函數時,實際上是在替某個對象(這里是total)調用它,isbn指向Sales_data的成員(bookNo),則它隱式地指向調用該函數的對象的成員

total.isbn()調用中,isbn返回bookNo時,實際上它隱式地返回total.bookNo

成員函數isbn又通過一個名為this的額外的隱式參數來訪問調用它的那個對象(this其實就是指向當前對象的指針),當我們調用一個成員函數時,用該函數的對象地址初始化this,this就會指向當前對象

例如調用total.isbn()則編譯器負責把total的地址傳遞給isbn的隱式形參this,可以等價地理解為編譯器將該調用重寫成了以下形式

std::string isbn() const { return this->bookNo }

因為this的目的總是指向”這個“對象,所以this是一個常量指針(這是一個頂層const,this指針本身就是常量)

isbn() const

首先你要知道const的基本用法,頂層cosnt和底層const如何區別,建議先閱讀這篇文章,下面這幾行代碼方便你回憶起頂層cosnt

int i = 0;
int* const p1 = &i;			//p1本身是常量,頂層const
const int ci = 42;			//ci本身是常量,頂層const
const int* p2 = &ci;		//*在const之后,p2是指向常量的指針,底層const
const int* const p3 = p2;	//先看左邊是頂層,再看右邊是底層,p3是指向常量的常量指針
const int& r = ci;			//聲明引用的const都是底層const,r是一個對常量的引用

好進入正題

先講結論:"isbn() const里的const的作用是修改隱式this指針的類型

首先我們忘掉isbn,默認情況下,this的類型是指向類類型的 非常量版本的 常量指針(這是一個頂層const,this指針自己是常量,但是它所指向的對象並不是常量),在Sales_data的成員函數中,this的默認類型是Sales_data* const

盡管this是隱式的,但也遵循初始化規則,所以默認情況下我們不能把this直接綁定到一個常量對象上,同時也不能在一個常量對象上調用普通的函數成員(需要用到this)

具體來說,如果,我是說如果,如果isbn是一個普通函數沒有const,this也是一個普通的指針,isbn內不會改變this所指的對象(只是返回bookNo),則我們應該把this聲明成const Sales_data* const,所以把this設置為指向常量的指針可以提高靈活性

然而this隱式的,是不會出現在參數列表中的,所以在哪將this聲明稱指向常量的指針呢?C++的做法就是允許把const關鍵字放在成員函數的參數列表之后,就是我們看到的isbn() const,此時緊跟在參數列表后面的const表示this是一個指向常量的指針,像這樣使用const的成員函數常被稱作常量成員函數

//下面代碼是非法的,只用於說明隱式的this指針如何使用,但我們不能顯式定義this指針
//謹記此處的this是一個指向常量的指針,因為isbn是一個常量成員
std::string Sales_data::isbn(const Sales_data *const this){
    return this->isbn;
}

定義一個返回this對象的函數

我們之前在Sales_data內聲明了一個combine函數

Sales_data& combine(const Sales_data&);

現在我們在外部定義這個函數

Sales_data& Sales_data::combine(const Sales_data &rhs){
	untis_sold += rhs.untis_sold;
	revenue += rhs.revenue;
	return *this;
}

Sales_data::combine使用作用域運算符以說明:我們定義了一個名為combine的函數,並且該函數聲明在Sales_data類的作用域內,因此當combine使用untis_sold和revenue時,也是隱式地使用了Sales_data的成員

我們調用這個combine時

total.combine(trans)

total的地址被綁定到隱式的this參數上,而rhs綁定到了trans上

你應該注意到了,這個函數的關注點應該在於返回類型和返回語句

combine設計的初衷是盡量模仿+=運算符,+=把左側的運算對象當成左值返回,為了盡可能一致,combine必須返回引用類型(這時左側運算對象是一個Sales_data對象,所以返回類型為Sales_data&)

怎么返回呢,現在我們就不需要使用隱式的this指針訪問函數調用者 的某個具體成員,而是需要把調用函數的對象當成一個整體來訪問

return *this;

return語句解引用this指針,獲得了執行該函數的對象,total.combine(trans)就會返回對total的引用


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