C++之this指针

前言

        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、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。

提出问题

        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哪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指针的引出

引用自：【精选】[ C++ ] 一篇带你了解C++中隐藏的this指针_c++ this-CSDN博客

那我们首先来看一下，这段代码会输出什么结果呢?

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:void Display(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}void SetDate(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
int main()
{Date d1, d2;d1.SetDate(2022, 5, 11);d2.SetDate(2022, 5, 12);d1.Display(); // 2022-5-11d2.Display(); // 2022-5-12return 0;
}

输出结果： 

2022-5-11

2022-5-12 

分析：

我们首先可以通过汇编来看看，d1,d2调用的函数是否相同。

        我们可以发现，最终打印的时候调用的Display（）(0A1500h)是同一个函数， 那么既然d1,d2调用的都是同一个函数，编译器如何知道d1是2022-5-11，d2是2022-5-12呢？Display（）都访问的 _year，_month，_day。而且去公共代码区访问的Display()，这是为什么呢？

       这是因为C++在这段代码中做了手脚，C++在这里增加了一个this指针，这里是因为 Display 会增加一个 this 形参。C++编译器给每个 “非静态的成员函数“ 增加了一个隐藏的指针参数，让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)，在函数体中所有成员变量的操作，都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是隐藏的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。

        在调用的时候也传的是各自的地址，这样就十分清晰明了了。这就是隐含的this指针。

        注意：我们不能显示的写出来，因为他是隐含的，我们不能抢了编译器的活。但是我们可以直接在类里面用。

将this指针存储的地址打印出来与类实例化后的对象地址作比较

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:void Display(){cout << this << endl;cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}void SetDate(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
int main()
{Date d1, d2;cout << "d1的地址为：" << &d1 << endl;cout << "d2的地址为：" << &d2 << endl;d1.SetDate(2023, 1, 1);d2.SetDate(2023, 1, 2);cout << "d1调用Display函数时输出结果：" << endl;d1.Display();cout << "d2调用Display函数时输出结果：" << endl;d2.Display(); return 0;
}

输出结果： 

this指针的用途

引用自：【C++漂流记】C++对象模型和this指针-CSDN博客

• 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

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

输出结果： 

分析：

        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。

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this指针是否为NULL，从而保证代码的鲁棒性。

示例：

#include<iostream>
using namespace std;//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;
}

上述代码输出：

 我是Person类！

分析：

        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。

若将ShowPerson()函数中的if判断this指针是否为NULL语句去掉，则会抛出异常，如下图所示。

关于this指针的总结

关于this指针，有以下几点总结：

1）this指针指向当前对象，可以访问当前对象的所有成员变量。包括private、protected、public。

2）this指针是const指针，一切企图修改该指针的操作，如赋值（改变指向）、增减都是不允许的！

3）this指针只有在成员函数中才有定义。因此，在创建一个对象后，也不能通过对象使用this指针。所以，我们也无法知道一个对象的this指针的位置（只有在成员函数里才有this指针的位置）。当然，在成员函数里，你是可以知道this指针的位置的（可以this获得)，也可以直接使用的。

4）只有创建对象后，this指针才有意义。

5）static静态成员函数不能使用this指针。原因静态成员函数属于类，而不属于某个对象，所以static静态成员函数压根就没有this指针。

6）this在成员函数的开始执行前构造的，在成员函数的执行结束后清除。至于如何清除的，由编译器实现，程序员不关心。this是通过函数参数的首参数来传递的。
 

部分参考自：
https://blog.csdn.net/Goforyouqp/article/details/133470535
https://blog.csdn.net/tr_ainiyangyang/article/details/125638721

【精选】[ C++ ] 一篇带你了解C++中隐藏的this指针_c++ this-CSDN博客