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C++類的this指標詳解

這篇文章主要講解隱式this指標的概念,以及如何使用,包含const

先直接給出一個C++Primer裡的類,你可能還不能完全看懂,但是不著急,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非成員函式介面
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宣告,但是成員函式體可以定義在外部,比如我們上面寫的Sales_data類,isbn函式定義在了內部,combine和avg_price函式定義在了外部

定義在類內部的函式是隱式的inline函式

inline函式,即為呼叫時“內聯地”展開的函式,也就是就說:呼叫時,並不通過函式呼叫的機制,而是通過將函式體直接插入呼叫處來實現的,比如以下呼叫

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函式

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

它的引數列表為空,返回一個string物件,那它是怎麼知道這個string物件是來自哪個類的?

this

先看一個呼叫的例子

total.isbn()

當我們呼叫成員函式時,實際上是在替某個物件(這裡是total)呼叫它,isbn指向Sales_data的成員(bookNo),則它隱式地指向呼叫該函式的物件的成員

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

成員函式isbn又通過一個名為this的額外的隱式引數來訪問呼叫它的那個物件(this其實就是指向當前物件的指標),當我們呼叫一個成員函式時,用該函式的物件地址初始化this,this就會指向當前物件

例如呼叫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呼叫重寫成了以下形式

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

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

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,下面這幾行程式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之後,p2是指向常量的指標,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標
const int& r = ci;          //宣告引用的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裡的const的作用是修改隱式this指標的型別

首先我們忘掉isbn,預設情況下,this的型別是指向類型別的 非常量版本的 常量指標(這是一個頂層const,this指標自己是常量,但是它所指向的物件並不是常量),在Sales_data的成員函式中,this的預設型別是Sales_data* const

儘管this是隱式的,但也遵循初始化規則,所以預設情況下我們不能把this直接繫結到一個常量物件上,同時也不能在一個常量物件上呼叫普通的函式成員(需要用到this)

具體來說,如果,我是說如果,如果isbn是一個普通函式沒有const,this也是一個普通的指標,isbn內不會改變this所指的物件(只是返回bookNo),則我們應該把this宣告成const Sales_data* const,所以把this設定為指向常量的指標可以提高靈活性

然而this隱式的,是不會出現在引數列表中的,所以在哪將this宣告稱指向常量的指標呢?C++的做法就是允許把const關鍵字放在成員函式的引數列表之後,就是我們看到的isbn() const,此時緊跟在引數列表後面的const表示this是一個指向常量的指標,像這樣使用const的成員函式常被稱作常量成員函式

//下面程式碼是非法的,只用於說明隱式的this指標如何使用,但我們不能顯式定義this指標
//謹記此處的this是一個指向常量的指標,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物件的函式

我們之前在Sales_data內聲明瞭一個combine函式

Sales_data& combine(const Sales_data&);

現在我們在外部定義這個函式

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

Sales_data::combine使用作用域運算子以說明:我們定義了一個名為combine的函式,並且該函式宣告在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

我們呼叫這個combine時

total.combine(trans)

total的地址被繫結到隱式的this引數上,而rhs繫結到了trans上

你應該注意到了,這個函式的關注點應該在於返回型別和返回語句

combine設計的初衷是儘量模仿+=運算子,+=把左側的運算物件當成左值返回,為了儘可能一致,combine必須返回引用型別(這時左側運算物件是一個Sales_data物件,所以返回型別為Sales_data&)

怎麼返回呢,現在我們就不需要使用隱式的this指標訪問函式呼叫者 的某個具體成員,而是需要把呼叫函式的物件當成一個整體來訪問

return *this;

return語句解引用this指標,獲得了執行該函式的物件,total.combine(trans)就會返回對total的引