C++ 面試題(一) this指標
{
public:
staticvoid Test1();
void Test2();
void Test3(int iTest);
void Test4();
private:
staticint m_iStatic;
int m_iTest;
};
int CNullPointCall::m_iStatic =0;
void CNullPointCall::Test1()
{
cout << m_iStatic << endl;
}
void CNullPointCall::Test2()
{
cout
}
void CNullPointCall::Test3(int iTest)
{
cout << iTest << endl;
}
void CNullPointCall::Test4()
{
cout << m_iTest << endl;
}
那麼下面的程式碼都正確嗎？都會輸出什麼？
CNullPointCall *pNull = NULL; // 沒錯，就是給指標賦值為空pNull->Test1(); // call 1pNull->Test2(); 你肯定會很奇怪我為什麼這麼問。一個值為NULL的指標怎麼可以用來呼叫類的成員函式呢？！可是實事卻很讓人吃驚：除了call 4那行程式碼以外，其餘3個類成員函式的呼叫都是成功的，都能正確的輸出結果，而且包含這3行程式碼的程式能非常好的執行。
經過細心的比較就可以發現，call 4那行程式碼跟其他3行程式碼的本質區別：類CNullPointCall的成員函式中用到了this指標。
對於類成員函式而言，並不是一個物件對應一個單獨的成員函式體，而是此類的所有物件共用這個成員函式體。 當程式被編譯之後，此成員函式地址即已確定。而成員函式之所以能把屬於此類的各個物件的資料區別開, 就是靠這個this指標。函式體內所有對類資料成員的訪問， 都會被轉化為this->資料成員的方式。
而一個物件的this指標並不是物件本身的一部分，不會影響sizeof（“物件”）的結果。this作用域是在類內部，當在類的非靜態成員函式中訪問類的非靜態成員的時候，編譯器會自動將物件本身的地址作為一個隱含引數傳遞給函式。也就是說，即使你沒有寫上this指標，編譯器在編譯的時候也是加上this的，它作為非靜態成員函式的隱含形參，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()是靜態函式，編譯器不會給它傳遞this指標，所以call 1那行程式碼可以正確呼叫（這裡相當於CNullPointCall::Test1()）；對於Test2()和Test3()兩個成員函式，雖然編譯器會給這兩個函式傳遞this指標，但是它們並沒有通過this指標來訪問類的成員變數，因此call 2和call 3兩行程式碼可以正確呼叫；而對於成員函式Test4()要訪問類的成員變數，因此要使用this指標，這個時候發現this指標的值為NULL，就會造成程式的崩潰。
其實，我們可以想象編譯器把Test4()轉換成如下的形式：
{
cout <<this->m_iTest << endl;
}
而把call 4那行程式碼轉換成了下面的形式：
CNullPointCall::Test4(pNull); 所以會在通過this指標訪問m_iTest的時候造成程式的崩潰。
下面通過檢視上面程式碼用VC 2005編譯後的彙編程式碼來詳細解釋一下神奇的this指標。
上面的C++程式碼編譯生成的彙編程式碼是下面的形式：
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)
通過比較靜態函式Test1()和其他3個非靜態函式呼叫所生成的的彙編程式碼可以看出：非靜態函式呼叫之前都會把指向物件的指標pNull（也就是this指標）放到ecx暫存器中（mov ecx,dword ptr [pNull]）。這就是this指標的特殊之處。看call 3那行C++程式碼的彙編程式碼就可以看到this指標跟一般的函式引數的區別：一般的函式引數是直接壓入棧中（push 0Dh），而this指標卻被放到了ecx暫存器中。在類的非成員函式中如果要用到類的成員變數，就可以通過訪問ecx暫存器來得到指向物件的this指標，然後再通過this指標加上成員變數的偏移量來找到相應的成員變數。
下面再通過另外一個例子來說明this指標是怎樣被傳遞到成員函式中和如何使用this來訪問成員變數的。
依然是一個很簡單的類：
{
public:
void SetValue();
private:
int m_iValue1;
int m_iValue2;
};
void CTest::SetValue()
{
m_iValue1 =13;
m_iValue2 =13;
}
用如下的程式碼呼叫成員函式：
CTest test;test.SetValue();
上面的C++程式碼的彙編程式碼為：
CTest test;test.SetValue();
004117DC lea ecx,[test]
004117DF call CTest::SetValue (4111CCh)
同樣的，首先把指向物件的指標放到ecx暫存器中；然後呼叫類CTest的成員函式SetValue()。地址4111CCh那裡存放的其實就是一個轉跳指令，轉跳到成員函式SetValue()內部。
004111CC jmp CTest::SetValue (411750h)而411750h才是類CTest的成員函式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] // 400411776 mov dword ptr [eax],0Dh // 5 m_iValue2 =13;
0041177C mov eax,dword ptr [this] // 60041177F 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
下面對上面的彙編程式碼中的重點行進行分析：
1、將ecx暫存器中的值壓棧，也就是把this指標壓棧。
2、ecx暫存器出棧，也就是this指標出棧。
3、將ecx的值放到指定的地方，也就是this指標放到[ebp-8]內。
4、取this指標的值放入eax暫存器內。此時，this指標指向test物件，test物件只有兩個int型的成員變數，在test物件記憶體中連續存放，也就是說this指標目前指向m_iValue1。
5、給暫存器eax指向的地址賦值0Dh（十六進位制的13）。其實就是給成員變數m_iValue1賦值13。
6、同4。
7、給暫存器eax指向的地址加4的地址賦值。在4中已經說明，eax暫存器記憶體放的是this指標，而this指標指向連續存放的int型的成員變數m_iValue1。this指標加4（sizeof(int)）也就是成員變數m_iValue2的地址。因此這一行就是給成員變數m_iValue2賦值。
通過上面的分析，我們可以從底層瞭解了C++中this指標的實現方法。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++標準，因此對於this指標的實現應該都是差不多的。