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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指針識別了同一個(gè)類的不同的對象，換句話說，this指針使得成員函數(shù)可以訪問同一個(gè)類的不同對象。再深入一點(diǎn)，this指針使得成員函數(shù)會因?yàn)閠his指針的不同而訪問到了不同的成員變量

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

一個(gè)類有多個(gè)對象，當(dāng)程序中調(diào)用對象的某個(gè)函數(shù)時(shí)，有可能要訪問到這個(gè)對象的成員變量。
而對于同一個(gè)類的每一個(gè)對象，都是共享同一份類函數(shù)。對象有單獨(dú)的變量，但是沒有單獨(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)對象的操作，從而確定成員變量是哪個(gè)對象的。
這種用于對成員變量歸屬對像進(jìn)行區(qū)分的東西，就叫做this指針。事實(shí)上它就是對象的地址，這一點(diǎn)從反匯編出來的代碼可以看到。

二、分析
1、測試代碼：

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ECX寄存器，傳遞給了成員函數(shù)。this指針就是對象的地址。

圖 1 Main函數(shù)

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

圖 2 show（）函數(shù)

三、深入理解

通過截圖及相關(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OD的動態(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)容的來源。至此，基本就分析完了。

通過這個(gè)過程可以發(fā)現(xiàn)很多C++的知識。如：對象的空間是在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)之前就分配好了的；對象里邊沒有函數(shù)；this指針通過寄存器ECX傳遞；通過聲明定義的對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。

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

C++的同一個(gè)類定義出來的多個(gè)對象，從匯編指令看來是這樣的：有很多塊地址空間，它們有相同的大小。當(dāng)不同的對象調(diào)用成員函數(shù)時(shí)，在匯編指令看來是：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指令之前一般都會把一個(gè)地址放到ECX中，當(dāng)然有時(shí)候會用堆?；蛘咂渌拇嫫?。

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

C++程序員所討論的對象及其眾多的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，最終還是變成了“低級”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)是通過虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)。對虛函數(shù)及其相關(guān)內(nèi)容的原理、詳細(xì)理解就不細(xì)說了。

說下我的簡單理解，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。通過定義為虛函數(shù)，調(diào)用成員函數(shù)的這個(gè)地方是通過虛函數(shù)表指針來確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)的，而虛函數(shù)表指針就放在對象的地址空間中，如果對象變了，那么虛函數(shù)表指針也變了，調(diào)用的函數(shù)也就不同了。對于那個(gè)以基類A的指針為參數(shù)的函數(shù)，指針即是對象的地址，如果傳遞的地址是子類B或者C的對象的地址，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)可以是基類對象或者眾多不同的子類對象。它們的差異是類與類之間的。

有虛函數(shù)的對象的內(nèi)存布局，比沒有虛函數(shù)的對象多了一個(gè)指向虛函數(shù)表的指針。因?yàn)樘摵瘮?shù)的調(diào)用是通過虛函數(shù)表指針來實(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指針來區(qū)分不同的對象，也就是說根據(jù)this指針實(shí)現(xiàn)了訪問不同的對象的成員變量。

這是否也是多態(tài)的一種表現(xiàn)？這里所說的多態(tài)已經(jīng)不是那個(gè)“父類指針指向子類對象”的教條了，而是體現(xiàn)在同一個(gè)類的不同對象之間，調(diào)用同一個(gè)成員函數(shù)，依據(jù)參數(shù)“this指針”來實(shí)現(xiàn)訪問不同的對象的成員變量。成員函數(shù)訪問成員變量，在編譯期無法確定它訪問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)，在編譯期無法確定程序運(yùn)行時(shí)調(diào)用的會是哪個(gè)類的對象，只有到了運(yùn)行期才確定會調(diào)用哪個(gè)類的對象。

this指針識別了同一個(gè)類的不同的對象，換句話說，this指針使得成員函數(shù)可以訪問同一個(gè)類的不同對象。再深入一點(diǎn)，this指針使得成員函數(shù)會因?yàn)閠his指針的不同而訪問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)是不同級別的多態(tài)，它不像一般的多態(tài)可以通過對使用虛函數(shù)的選擇來取舍，它是一個(gè)類對應(yīng)多個(gè)對象、多個(gè)對象共享一份成員函數(shù)代碼帶來的必然結(jié)果。