C++复习8
2016-01-31 23:58
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C++ this指针详解
this 是C++中的一个关键字,也是一个常量指针,指向当前对象(具体说是当前对象的首地址)。通过 this,可以访问当前对象的成员变量和成员函数。所谓当前对象,就是正在使用的对象,例如对于stu.say();,stu 就是当前对象,系统正在访问 stu 的成员函数 say()。
假设 this 指向 stu 对象,那么下面的语句中,this 就和 pStu 的值相同:
Student stu; //通过Student类来创建对象
Student *pStu = &stu;
[示例] 通过 this 来访问成员变量:
class Student{
private:
char *name;
int age;
float score;
public:
void setname(char *);
void setage(int);
void setscore(float);
};
void Student::setname(char *name){
this->name = name;
}
void Student::setage(int age){
this->age = age;
}
void Student::setscore(float score){
this->score = score;
}
本例中,函数参数和成员变量重名是没有问题的,因为通过 this 访问的是成员变量,而没有 this 的变量是函数内部的局部变量。例如对于this->name = name;语句,赋值号左边是类的成员变量,右边是 setname 函数的局部变量,也就是参数。
下面是一个完整的例子:
#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
char *name;
int age;
float score;
public:
void setname(char *);
void setage(int);
void setscore(float);
void say();
};
void Student::setname(char *name){
this->name = name;
}
void Student::setage(int age){
this->age = age;
}
void Student::setscore(float score){
this->score = score;
}
void Student::say(){
cout<<this->name<<"的年龄是 "<<this->age<<",成绩是 "<<this->score<<endl;
}
int main(){
Student stu1;
stu1.setname("小明");
stu1.setage(15);
stu1.setscore(90.5f);
stu1.say();
Student stu2;
stu2.setname("李磊");
stu2.setage(16);
stu2.setscore(80);
stu2.say();
return 0;
}
运行结果:
小明的年龄是 15,成绩是 90.5
李磊的年龄是 16,成绩是 80
对象和普通变量类似;每个对象都占用若干字节的内存,用来保存成员变量的值,不同对象占用的内存互不重叠,所以操作对象A不会影响对象B。
上例中,创建对象 stu1 时,this 指针就指向了 stu1 所在内存的首字节,它的值和 &stu1 是相同的;创建对象 stu2 时,this 等于 &stu2;创建对象 stu3 时也一样。
我们不妨来证明一下,给 Student 类添加一个成员函数,输出 this 的值,如下所示:
void Student::printThis(){
cout<<this<<endl;
}
然后在 main 函数中创建对象并调用 printThis:
Student stu1, *pStu1 = &stu1;
stu1.printThis();
cout<<pStu1<<endl;
Student stu2, *pStu2 = &stu2;
stu2.printThis();
cout<<pStu2<<endl;
运行结果:
0x28ff30
0x28ff30
0x28ff10
0x28ff10
可以发现,this 确实指向了当前对象的首地址,而且对于不同的对象,this 的值也不一样。
几点注意:
this 是常量指针,它的值是不能被修改的,一切企图修改该指针的操作,如赋值、递增、递减等都是不允许的。
this 只能在成员函数内部使用,其他地方没有意义,也是非法的。
只有当对象被创建后 this 才有意义,因此不能在 static 成员函数中使用,后续会讲到。
this 到底是什么
实际上,this 指针是作为函数的参数隐式传递的,它并不出现在参数列表中,调用成员函数时,系统自动获取当前对象的地址,赋值给 this,完成参数的传递,无需用户干预。
this 作为隐式参数,本质上是成员函数的局部变量,不占用对象的内存,只有在发生成员函数调用时才会给 this 赋值,函数调用结束后,this 被销毁。
正因为 this 是参数,表示对象首地址,所以只能在函数内部使用,并且对象被实例化以后才有意义。
C++ static静态成员变量和静态成员函数
一般情况下,如果有N个同类的对象,那么每一个对象都分别有自己的成员变量,不同对象的成员变量各自有值,互不相干。但是有时我们希望有某一个或几个成员变量为所有对象共有,这样可以实现数据共享。可以使用全局变量来达到共享数据的目的。例如在一个程序文件中有多个函数,每一个函数都可以改变全局变量的值,全局变量的值为各函数共享。但是用全局变量的安全性得不到保证,由于在各处都可以自由地修改全局变量的值,很有可能偶然失误,全局变量的值就被修改,导致程序的失败。因此在实际开发中很少使用全局变量。
如果想在同类的多个对象之间实现数据共享,也不要用全局变量,那么可以使用静态成员变量。
static静态成员变量
静态成员变量是一种特殊的成员变量,它以关键字 static 开头。例如:
class Student{
private:
char *name;
int age;
float score;
static int num; //将num定义为静态成员变量
public:
Student(char *, int, float);
void say();
};
这段代码声明了一个静态成员变量 num,用来统计学生的人数。
static 成员变量属于类,不属于某个具体的对象,这就意味着,即使创建多个对象,也只为 num 分配一份内存,所有对象使用的都是这份内存中的数据。当某个对象修改了 num,也会影响到其他对象。
static 成员变量必须先初始化才能使用,否则链接错误。例如:
int Student::num; //初始化
也可以在初始化时赋初值:
int Student::num = 10; //初始化同时赋值
初始化时可以不加 static,但必须要有数据类型。被 private、protected、public 修饰的 static 成员变量都可以用这种方式初始化。
注意:static 成员变量的内存空间既不是在声明类时分配,也不是在创建对象时分配,而是在初始化时分配。
static 成员变量既可以通过对象来访问,也可以通过类来访问。通过类来访问的形式为:
类名::成员变量;
例如:
//通过类来访问
Student::num = 10;
//通过对象来访问
Student stu;
stu.num = 10;
这两种方式是等效的。
注意:static 成员变量与对象无关,不占用对象的内存,而是在所有对象之外开辟内存,即使不创建对象也可以访问。
下面来看一个完整的例子:
#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
char *name;
int age;
float score;
static int num; //将num定义为静态成员变量
public:
Student(char *, int, float);
void say();
};
int Student::num = 0; //初始化静态成员变量
Student::Student(char *name, int age, float score){
this->name = name;
this->age = age;
this->score = score;
num++;
}
void Student::say(){
//在普通成员函数中可以访问静态成员变量
cout<<name<<"的年龄是 "<<age<<",成绩是 "<<score<<"(当前共"<<num<<"名学生)"<<endl;
}
int main(){
//使用匿名对象
(new Student("小明", 15, 90))->say();
(new Student("李磊", 16, 80))->say();
(new Student("张华", 16, 99))->say();
(new Student("王康", 14, 60))->say();
return 0;
}
运行结果:
小明的年龄是 15,成绩是 90(当前共1名学生)
李磊的年龄是 16,成绩是 80(当前共2名学生)
张华的年龄是 16,成绩是 99(当前共3名学生)
王康的年龄是 14,成绩是 60(当前共4名学生)
本例中将 num 声明为静态成员变量,每次创建对象时,会调用构造函数,将 num 的值加 1。之所以使用匿名对象,是因为每次创建对象后只会使用它的 say 函数,不再进行其他操作。不过请注意,使用匿名对象有内存泄露的风险。
关于静态数据成员的几点说明:
1) 一个类中可以有一个或多个静态成员变量,所有的对象都共享这些静态成员变量,都可以引用它。
2) static 成员变量和普通 static 变量一样,编译时在静态数据区分配内存,到程序结束时才释放。这就意味着,static 成员变量不随对象的创建而分配内存,也不随对象的销毁而释放内存。而普通成员变量在对象创建时分配内存,在对象销毁时释放内存。
3) 静态成员变量必须初始化,而且只能在类体外进行。例如:
int Student::num = 10;
初始化时可以赋初值,也可以不赋值。如果不赋值,那么会被默认初始化,一般是 0。静态数据区的变量都有默认的初始值,而动态数据区(堆区、栈区)的变量默认是垃圾值。
4) 静态成员变量既可以通过对象名访问,也可以通过类名访问,但要遵循 private、protected 和 public 关键字的访问权限限制。当通过对象名访问时,对于不同的对象,访问的是同一份内存。
static静态成员函数
在类中,static 除了声明静态成员变量,还可以声明静态成员函数。普通成员函数可以访问所有成员变量,而静态成员函数只能访问静态成员变量。
我们知道,当调用一个对象的成员函数(非静态成员函数)时,系统会把当前对象的起始地址赋给 this 指针。而静态成员函数并不属于某一对象,它与任何对象都无关,因此静态成员函数没有 this 指针。既然它没有指向某一对象,就无法对该对象中的非静态成员进行访问。
可以说,静态成员函数与非静态成员函数的根本区别是:非静态成员函数有 this 指针,而静态成员函数没有 this 指针。由此决定了静态成员函数不能访问本类中的非静态成员。
静态成员函数可以直接引用本类中的静态数据成员,因为静态成员同样是属于类的,可以直接引用。在C++程序中,静态成员函数主要用来访问静态数据成员,而不访问非静态成员。
如果要在类外调用 public 属性的静态成员函数,要用类名和域解析符“::”。如:
Student::getNum();
当然也可以通过对象名调用静态成员函数,如:
stu.getNum();
下面是一个完整的例子,通过静态成员函数获得学生的平均成绩:
#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
char *name;
int age;
float score;
static int num; //学生人数
static float total; //总分
public:
Student(char *, int, float);
void say();
static float getAverage(); //静态成员函数,用来获得平均成绩
};
int Student::num = 0;
float Student::total = 0;
Student::Student(char *name, int age, float score){
this->name = name;
this->age = age;
this->score = score;
num++;
total += score;
}
void Student::say(){
cout<<name<<"的年龄是 "<<age<<",成绩是 "<<score<<"(当前共"<<num<<"名学生)"<<endl;
}
float Student::getAverage(){
return total / num;
}
int main(){
(new Student("小明", 15, 90))->say();
(new Student("李磊", 16, 80))->say();
(new Student("张华", 16, 99))->say();
(new Student("王康", 14, 60))->say();
cout<<"平均成绩为 "<<Student::getAverage()<<endl;
return 0;
}
运行结果:
小明的年龄是 15,成绩是 90(当前共1名学生)
李磊的年龄是 16,成绩是 80(当前共2名学生)
张华的年龄是 16,成绩是 99(当前共3名学生)
王康的年龄是 14,成绩是 60(当前共4名学生)
平均成绩为 82.25
上面的代码中,将 num、total 声明为静态成员变量,将 getAverage 声明为静态成员函数。在 getAverage 函数中,只使用了 total、num 两个静态成员变量。
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