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C++基礎(chǔ)之this指針與另一種“多態(tài)”

更新時(shí)間：2013年07月26日 08:56:45 作者：

this指針識(shí)別了同一個(gè)類的不同的對(duì)象，換句話說(shuō)，this指針使得成員函數(shù)可以訪問(wèn)同一個(gè)類的不同對(duì)象。再深入一點(diǎn)，this指針使得成員函數(shù)會(huì)因?yàn)閠his指針的不同而訪問(wèn)到了不同的成員變量

一、引入
定義一個(gè)類的對(duì)象，首先系統(tǒng)已經(jīng)給這個(gè)對(duì)象分配了空間，然后會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。

一個(gè)類有多個(gè)對(duì)象，當(dāng)程序中調(diào)用對(duì)象的某個(gè)函數(shù)時(shí)，有可能要訪問(wèn)到這個(gè)對(duì)象的成員變量。
而對(duì)于同一個(gè)類的每一個(gè)對(duì)象，都是共享同一份類函數(shù)。對(duì)象有單獨(dú)的變量，但是沒(méi)有單獨(dú)的函數(shù)，所以當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)必須讓函數(shù)知道這是哪個(gè)對(duì)象的操作，從而確定成員變量是哪個(gè)對(duì)象的。
這種用于對(duì)成員變量歸屬對(duì)像進(jìn)行區(qū)分的東西，就叫做this指針。事實(shí)上它就是對(duì)象的地址，這一點(diǎn)從反匯編出來(lái)的代碼可以看到。

二、分析
1、測(cè)試代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include<iostream>
using   namespace   std;
/////////////////////////////////////////////////////
class A
{
public:
    A(char *szname)
    {
        cout<<"construct"<<endl;
        name
 = new char[20];
        strcpy(name,
 szname);
    }
    ~A()
    {
        cout<<"destruct"<<endl;
        delete name;
    }
    void    show();
private:
    char    *name;
};
/////////////////////////////////////////////////////
void    A::show()
{
    cout<<"name
 = "<<name<<endl;
}
/////////////////////////////////////////////////////
int main()
{
    A
 a("zhangsan");
    a.show();
    system("pause");
    return 0;
}

程序在VC++6.0 32位操作系統(tǒng)上編譯、運(yùn)行。
對(duì)編譯后的EXE文件，進(jìn)行反匯編。反匯編工具為OllyDbg。

2、反匯編分析
關(guān)鍵點(diǎn)截圖如下：
（1）從圖1可以發(fā)現(xiàn)this指針通過(guò)ECX寄存器，傳遞給了成員函數(shù)。this指針就是對(duì)象的地址。

圖 1 Main函數(shù)

（2）從圖 2可以發(fā)現(xiàn)訪問(wèn)對(duì)象的成員變量用的就是之前通過(guò)ECX傳入的this指針。

圖 2 show（）函數(shù)

三、深入理解

通過(guò)截圖及相關(guān)的資料，可以很清晰的知道在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)、show()函數(shù)之前的那個(gè)ECX就是this指針，也就是說(shuō)這是一個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，答案已經(jīng)很清楚了，所要做的就是去動(dòng)手體驗(yàn)一下。但是，假如我不懂C++、我不懂什么this指針，我一樣可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)叫做“this指針”的東西。通過(guò)OD的動(dòng)態(tài)調(diào)試，當(dāng)顯示出了name時(shí)，逐步回溯可以發(fā)現(xiàn)name的源頭是ECX。OD重新載入，查看在進(jìn)入show()函數(shù)之前ECX是哪里來(lái)的，最終可以一步步的發(fā)現(xiàn)，ECX就是一個(gè)地址，這個(gè)地址里邊的第一個(gè)值也是一個(gè)地址，指向一串字符串。再往上分析，進(jìn)入show()上邊的構(gòu)造函數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)里邊有new操作，strcpy操作，這里就發(fā)現(xiàn)了字符串空間、內(nèi)容的來(lái)源。至此，基本就分析完了。

通過(guò)這個(gè)過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)很多C++的知識(shí)。如：對(duì)象的空間是在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)之前就分配好了的；對(duì)象里邊沒(méi)有函數(shù)；this指針通過(guò)寄存器ECX傳遞；通過(guò)聲明定義的對(duì)象它的空間分配在棧中；等等這些跟系統(tǒng)或者C++有關(guān)聯(lián)的知識(shí)。

但是，對(duì)于一個(gè)不懂C++的人看來(lái)，上面一段的體會(huì)都是沒(méi)有的。從匯編指令看不出C++的思想，this指針不過(guò)是一個(gè)地址；對(duì)象不過(guò)是一些空間；構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)以及其它的函數(shù)，也不過(guò)是一堆指令的集合。

C++的同一個(gè)類定義出來(lái)的多個(gè)對(duì)象，從匯編指令看來(lái)是這樣的：有很多塊地址空間，它們有相同的大小。當(dāng)不同的對(duì)象調(diào)用成員函數(shù)時(shí)，在匯編指令看來(lái)是：它們都call同一個(gè)地址，這個(gè)call指令其實(shí)里邊是一個(gè)jmp指令，用于跳向某個(gè)位置，在call指令之前一般都會(huì)把一個(gè)地址放到ECX中，當(dāng)然有時(shí)候會(huì)用堆?；蛘咂渌拇嫫?。

C++的繼承、多態(tài)、封裝，對(duì)匯編程序員來(lái)說(shuō)是看不出有什么神奇的，對(duì)于C++程序員來(lái)說(shuō)那可就不同了，可以省去很多的工作，把很多事情都交給了編譯器，讓編譯器自動(dòng)給你搞定。

C++程序員所討論的對(duì)象及其眾多的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，最終還是變成了“低級(jí)”的指令，而且可能是效率低下的指令，即便如此，它的優(yōu)點(diǎn)仍遠(yuǎn)大于缺點(diǎn)，它讓編程變得容易、高效。

四、延伸

忽然想到了C++的多態(tài)，一句話“將子類類型的指針賦值給父類類型的指針”，多態(tài)是通過(guò)虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。對(duì)虛函數(shù)及其相關(guān)內(nèi)容的原理、詳細(xì)理解就不細(xì)說(shuō)了。

說(shuō)下我的簡(jiǎn)單理解，有一個(gè)基類A和子類B、C，有一個(gè)函數(shù)以基類A的指針為參數(shù)，然后在函數(shù)里頭通過(guò)指針調(diào)用基類的成員函數(shù)。假如這個(gè)被調(diào)用的基類成員函數(shù)不是虛函數(shù)，那么是不可能實(shí)現(xiàn)多態(tài)的，因?yàn)榉g成匯編指令的時(shí)候，調(diào)用成員函數(shù)的這個(gè)地方是一個(gè)call指令，然后這個(gè)call指令跳到某個(gè)地方去執(zhí)行，這是一個(gè)固定了的地址。通過(guò)定義為虛函數(shù)，調(diào)用成員函數(shù)的這個(gè)地方是通過(guò)虛函數(shù)表指針來(lái)確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)的，而虛函數(shù)表指針就放在對(duì)象的地址空間中，如果對(duì)象變了，那么虛函數(shù)表指針也變了，調(diào)用的函數(shù)也就不同了。對(duì)于那個(gè)以基類A的指針為參數(shù)的函數(shù)，指針即是對(duì)象的地址，如果傳遞的地址是子類B或者C的對(duì)象的地址，那么虛函數(shù)表指針也就不同了，調(diào)用的成員函數(shù)也就不同了。

這就是多態(tài)，這種多態(tài)使得調(diào)用同一個(gè)函數(shù)，因?yàn)閭鬟f參數(shù)的不同而顯示出差異，參數(shù)可以是基類對(duì)象或者眾多不同的子類對(duì)象。它們的差異是類與類之間的。

有虛函數(shù)的對(duì)象的內(nèi)存布局，比沒(méi)有虛函數(shù)的對(duì)象多了一個(gè)指向虛函數(shù)表的指針。因?yàn)樘摵瘮?shù)的調(diào)用是通過(guò)虛函數(shù)表指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以有了多態(tài)。

再考慮一下C++的this指針，一個(gè)類中的成員函數(shù)，依據(jù)this指針來(lái)區(qū)分不同的對(duì)象，也就是說(shuō)根據(jù)this指針實(shí)現(xiàn)了訪問(wèn)不同的對(duì)象的成員變量。

這是否也是多態(tài)的一種表現(xiàn)？這里所說(shuō)的多態(tài)已經(jīng)不是那個(gè)“父類指針指向子類對(duì)象”的教條了，而是體現(xiàn)在同一個(gè)類的不同對(duì)象之間，調(diào)用同一個(gè)成員函數(shù)，依據(jù)參數(shù)“this指針”來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)不同的對(duì)象的成員變量。成員函數(shù)訪問(wèn)成員變量，在編譯期無(wú)法確定它訪問(wèn)的成員變量在哪一個(gè)地址的，只有到了運(yùn)行期依據(jù)this指針才能確定訪問(wèn)的地址。這一點(diǎn)很類似于類的多態(tài)：以基類指針為參數(shù)的函數(shù)里調(diào)用了某個(gè)基類的虛成員函數(shù)，在編譯期無(wú)法確定程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用的會(huì)是哪個(gè)類的對(duì)象，只有到了運(yùn)行期才確定會(huì)調(diào)用哪個(gè)類的對(duì)象。

this指針識(shí)別了同一個(gè)類的不同的對(duì)象，換句話說(shuō)，this指針使得成員函數(shù)可以訪問(wèn)同一個(gè)類的不同對(duì)象。再深入一點(diǎn)，this指針使得成員函數(shù)會(huì)因?yàn)閠his指針的不同而訪問(wèn)到了不同的成員變量。這也是多態(tài)吧，只是它是必然存在的多態(tài)，這種多態(tài)跟基類與派生類之間的多態(tài)是不同級(jí)別的多態(tài)，它不像一般的多態(tài)可以通過(guò)對(duì)使用虛函數(shù)的選擇來(lái)取舍，它是一個(gè)類對(duì)應(yīng)多個(gè)對(duì)象、多個(gè)對(duì)象共享一份成員函數(shù)代碼帶來(lái)的必然結(jié)果。