C++核心编程：P6-＞类和对象----C++对象模型和this指针

本系列文章为黑马程序员C++教程学习笔记，前面的系列文章链接如下
C++核心编程：P1-＞程序的内存模型
C++核心编程：P2-＞引用
C++核心编程：P3-＞函数提高
C++核心编程：P4-＞类和对象----封装
C++核心编程：P5-＞类和对象----对象的初始化和清理

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一、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。

我们先写一个空类，然后创建出一个对象，看看这个空对象占多大空间。

#include 
using namespace std;
#include 

class Person
{

};

void test01()
{
	Person p;
	cout << "size of p is: " << sizeof(p) << endl;
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

运行，可以看到空对象大小为 $1$ 字节。这是因为编译器为了区分空对象占内存的位置，给每个空对象也分配一个独一无二的内存地址。

当类中有成员变量时，看可能会占多大空间。我们这里在类中添加一个int类型的成员变量m_A。

#include 
using namespace std;
#include 

class Person
{
	int m_A;
};

void test01()
{
	Person p;
	cout << "size of p is: " << sizeof(p) << endl;
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

可以看到类对象的大小是4字节。

若包含了静态成员变量，则它不属于类对象，类型对象的大小不变

当我们添加静态和非静态成员函数时，类对象大小也不变，因为它们也不属于类对象上。

二、this指针

问题

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？

this指针

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

当形参和成员变量同名时，不能直接使用对应的名字来做修改，需要借助this指针

#include 
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指针指向被调用的成员函数所属对象
		this->age = age; //不能这样写 age = age
	}
	int age;
};

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

int main() {
	test01();
	return 0;
}

运行，可以看出当成员变量和形参相同时，通过this指针修改了成员变量的值

现在我们想增加一个成员函数，实现将一个对象的年龄加到另一个对象的年龄上。

#include 
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;
	}
	void PersonAddPerson(Person &p)
	{
		this->age += p.age;
	}
	int age;
};

void test01()
{
	Person p1(10);
	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
	Person p2(10);
	p2.PersonAddPerson(p1);
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {
	test01();
	return 0;
}

运行，可以看出结果正确

但是如果现在我想在一行多次调用这个成员函数，发现会报错，该怎样修改呢？

解决方案：我们这里的成员函数没有返回值，所以肯定会报错。如果每次执行PersonAddAge都能返回当前对象，那么就可以继续调用PersonAddAge，所以可以作如下修改：

#include 
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;
	}
	//以引用的方式返回，返回对象本身
	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();
	return 0;
}

运行，可以看到成功多次调用了成员函数

注意：如果将PersonAddAge以值返回的方式，则结果会不对。这是因为每次返回的不是本体，而是重新创建了一个新的对象。然后下次就会修改这个新的对象的成员变量的值，最后导致最开始调用的那个对象只修改了一次。

#include 
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;
	}
	//以值的方式返回
	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加一次后，返回p2的副本。
	//第二次用p2的副本来加，返回p2副本的副本
    //第三次用p2副本的副本来加，返回p2副本的副本的副本
	//所以最后p2就加了1次
	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
}

int main() {
	test01();
	return 0;
}

三、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

首先，我们确认空指针调用成员函数的情况

#include 
using namespace std;

//空指针访问成员函数
class Person {
public:
	void ShowClassName() {
		cout << "我是Person类!" << endl;
	}
};

void test01()
{
	Person * p = NULL;
	p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
}

int main() {
	test01();
	return 0;
}

运行，可以发现空指针也调用了成员函数

但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了

#include 
using namespace std;

//空指针访问成员函数
class Person {
public:
	void ShowPerson() {
		//属性的前面其实都默认加了个this，即等同于this->mAge
		cout << mAge << endl;
	}
public:
	int mAge;
};

void test01()
{
	Person * p = NULL;
	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();
	return 0;
}

运行，可以发现报错，因为传入的指针是为NULL

解决方案：因此，我们在成员函数中用到this，就加入判断。如果是空指针，就直接return出来。

//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;
}

运行，可以发现代码不崩

四、const修饰成员函数

常函数：

①成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数
②常函数内不可以修改成员属性
③成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

我们先测试一下this指针的用途，可以看到this指针本质上就是个指针常量。

#include 
using namespace std;

class Person {
public:
	//this指针的本质是一个指针常量Person* const this;，指针的指向不可修改
	void ShowPerson(){
		//this = NULL; //不能修改指针的指向 
		this->m_A = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
	}
	int m_A;
};

int main() {
	Person p;
	p.ShowPerson();
	return 0;
}

运行，可以发现this可以修改指向的值，不能修改指向。

我们再来看下常函数和mutable的用处。可以看到常函数无法修改普通的成员变量，但是可以修改mutable修饰的成员变量。

#include 
using namespace std;

class Person {
public:
	//this指针的本质是一个指针常量Person* const this，指针的指向不可修改，指向的值可以修改
	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数，在函数参数列表后加const
	//这样this指针就变成了const Person* const this
	void ShowPerson() const {
		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
		//this->mA = 100; //现在this指针指向的对象的数据也无法修改了
		this->m_B = 100; //mutable修饰的变量还是可以修改的
	}

public:
	int m_A;  //无法修改
	mutable int m_B; //可修改
};

int main() {
	return 0;
}

常对象：

①声明对象前加const称该对象为常对象，也无法修改成员变量的值
②如果成员变量加了mutable，则就可以修改
③常对象只能调用常函数，因为普通函数可能会修改成员变量的值

我们看一下常对象的相关用法

#include 
using namespace std;

class Person {
public:
	void MyFunc() const {}
	void MyFunc2(){}
	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  
	person.MyFunc();     //常对象只能调用常函数
	person.m_B = 100;    //常对象可以修改mutable修饰的成员变量
	//person.MyFunc2();  //常对象不能调用普通成员函数
	//p.m_A = 100;       //常对象不能修改普通成员变量
}

int main() {
	test01();
	return 0;
}

运行，可以发现常对象只能调用常函数，且不能修改普通成员变量，但是可以修改mutable修饰的成员变量。