有下面的一個簡單的類:
class CNullPointCall
{
public:
static void Test1();
void Test2();
void Test3(int iTest);
void Test4();
private:
static int m_iStatic;
int m_iTest;
};
int CNullPointCall::m_iStatic = 0;
void CNullPointCall::Test1()
{
cout << m_iStatic << endl;
}
void CNullPointCall::Test2()
{
cout << "Very Cool!" << endl;
}
void CNullPointCall::Test3(int iTest)
{
cout << iTest << endl;
}
void CNullPointCall::Test4()
{
cout << m_iTest << endl;
}
那麼下面的代碼都正確嗎?都會輸出什麼?
CNullPointCall *pNull = NULL; // 沒錯,就是給指針賦值為空
pNull->Test1(); // call 1
pNull->Test2(); // call 2
pNull->Test3(13); // call 3
pNull->Test4(); // call 4
你肯定會很奇怪我為什麼這麼問。一個值為NULL的指針怎麼可以用來調用類的成員函數呢?!可是實事卻很讓人吃驚:除了call 4那行代碼以外,其余3個類成員函數的調用都是成功的,都能正確的輸出結果,而且包含這3行代碼的程序能非常好的運行。
經過細心的比較就可以發現,call 4那行代碼跟其他3行代碼的本質區別:類CNullPointCall的成員函數中用到了this指針。
對於類成員函數而言,並不是一個對象對應一個單獨的成員函數體,而是此類的所有對象共用這個成員函數體。 當程序被編譯之後,此成員函數地址即已確定。而成員函數之所以能把屬於此類的各個對象的數據區別開, 就是靠這個this指針。函數體內所有對類數據成員的訪問, 都會被轉化為this->數據成員的方式。
而一個對象的this指針並不是對象本身的一部分,不會影響sizeof(“對象”)的結果。this作用域是在類內部,當在類的非靜態成員函數中訪問類 的非靜態成員的時候,編譯器會自動將對象本身的地址作為一個隱含參數傳遞給函數。也就是說,即使你沒有寫上this指針,編譯器在編譯的時候也是加上 this的,它作為非靜態成員函數的隱含形參,對各成員的訪問均通過this進行。
對於上面的例子來說,this的值也就是pNull的值。也就是說this的值為NULL。而Test1()是靜態函數,編譯器不會給它傳遞this指 針,所以call 1那行代碼可以正確調用(這裡相當於CNullPointCall::Test1());對於Test2()和Test3()兩個成員函數,雖然編譯器會 給這兩個函數傳遞this指針,但是它們並沒有通過this指針來訪問類的成員變量,因此call 2和call 3兩行代碼可以正確調用;而對於成員函數Test4()要訪問類的成員變量,因此要使用this指針,這個時候發現this指針的值為NULL,就會造成 程序的崩潰。
其實,我們可以想象編譯器把Test4()轉換成如下的形式:
void CNullPointCall::Test4(CNullPointCall *this)
{
cout << this->m_iTest << endl;
}
而把call 4那行代碼轉換成了下面的形式:
CNullPointCall::Test4(pNull);
所以會在通過this指針訪問m_iTest的時候造成程序的崩潰。
下面通過查看上面代碼用VC 2005編譯後的匯編代碼來詳細解釋一下神奇的this指針。
上面的C++代碼編譯生成的匯編代碼是下面的形式:
CNullPointCall *pNull = NULL;
0041171E mov dword ptr [pNull],0
pNull->Test1();
00411725 call CNullPointCall::Test1 (411069h)
pNull->Test2();
0041172A mov ecx,dword ptr [pNull]
0041172D call CNullPointCall::Test2 (4111E0h)
pNull->Test3(13);
00411732 push 0Dh
00411734 mov ecx,dword ptr [pNull]
00411737 call CNullPointCall::Test3 (41105Ah)
pNull->Test4();
0041173C mov ecx,dword ptr [pNull]
0041173F call CNullPointCall::Test4 (411032h)
通過比較靜態函數Test1()和其他3個非靜態函數調用所生成的的匯編代碼可以看出:非靜態函數調用之前都會把指向對象的指針pNull(也就是 this指針)放到ecx寄存器中(mov ecx,dword ptr [pNull])。這就是this指針的特殊之處。看call 3那行C++代碼的匯編代碼就可以看到this指針跟一般的函數參數的區別:一般的函數參數是直接壓入棧中(push 0Dh),而this指針卻被放到了ecx寄存器中。在類的非成員函數中如果要用到類的成員變量,就可以通過訪問ecx寄存器來得到指向對象的this指 針,然後再通過this指針加上成員變量的偏移量來找到相應的成員變量。
下面再通過另外一個例子來說明this指針是怎樣被傳遞到成員函數中和如何使用this來訪問成員變量的。
依然是一個很簡單的類:
class CTest
{
public:
void SetValue();
private:
int m_iValue1;
int m_iValue2;
};
void CTest::SetValue()
{
m_iValue1 = 13;
m_iValue2 = 13;
}
用如下的代碼調用成員函數:
CTest test;
test.SetValue();
上面的C++代碼的匯編代碼為:
CTest test;
test.SetValue();
004117DC lea ecx,[test]
004117DF call CTest::SetValue (4111CCh)
同樣的,首先把指向對象的指針放到ecx寄存器中;然後調用類CTest的成員函數SetValue()。地址4111CCh那裡存放的其實就是一個轉跳指令,轉跳到成員函數SetValue()內部。
004111CC jmp CTest::SetValue(411750h)
而411750h才是類CTest的成員函數SetValue()的地址。
void CTest::SetValue()
{
00411750 push ebp
00411751 mov ebp,esp
00411753 sub esp,0CCh
00411759 push ebx
0041175A push esi
0041175B push edi
0041175C push ecx // 1
0041175D lea edi,[ebp-0CCh]
00411763 mov ecx,33h
00411768 mov eax,0CCCCCCCCh
0041176D rep stos dword ptr es:[edi]
0041176F pop ecx // 2
00411770 mov dword ptr [ebp-8],ecx // 3
m_iValue1 = 13;
00411773 mov eax,dword ptr [this] // 4
00411776 mov dword ptr [eax],0Dh // 5
m_iValue2 = 13;
0041177C mov eax,dword ptr [this] // 6
0041177F mov dword ptr [eax+4],0Dh // 7
}
00411786 pop edi
00411787 pop esi
00411788 pop ebx
00411789 mov esp,ebp
0041178B pop ebp
0041178C ret
下面對上面的匯編代碼中的重點行進行分析:
1、將ecx寄存器中的值壓棧,也就是把this指針壓棧。
2、ecx寄存器出棧,也就是this指針出棧。
3、將ecx的值放到指定的地方,也就是this指針放到[ebp-8]內。
4、取this指針的值放入eax寄存器內。此時,this指針指向test對象,test對象只有兩個int型的成員變量,在test對象內存中連續存放,也就是說this指針目前指向m_iValue1。
5、給寄存器eax指向的地址賦值0Dh(十六進制的13)。其實就是給成員變量m_iValue1賦值13。
6、同4。
7、給寄存器eax指向的地址加4的地址賦值。在4中已經說明,eax寄存器內存放的是this指針,而this指針指向連續存放的int型的成員變量 m_iValue1。this指針加4(sizeof(int))也就是成員變量m_iValue2的地址。因此這一行就是給成員變量m_iValue2 賦值。
通過上面的分析,我們可以從底層了解了C++中this指針的實現方法。雖然不同的編譯器會使用不同的處理方法,但是C++編譯器必須遵守C++標准,因此對於this指針的實現應該都是差不多的。