C++的类成员指针的语法

近日项目中使用了C++的类成员指针的语法，所以写了本博客分享一下。

有两点要特别指出的是：

（1）在不知道这个语法之前，我们通过指针访问类的成员变量或成员函数，一般都是将其定义为static，这样再在外部访问。一个寻常的例子是线程回调函数。

（2）这种语法，无论是类成员变量指针，还是类成员函数指针，其指针必须是与类对象伴生的。如果没有类对象，那么类成员指针其实是没有意义的！这一点请读者搞明白！

一、指向成员变量的指针并非指针

         C++中指向成员变量的指针其实是一个相对于类对象的偏移量。《C++必知必会》的条款15讲述了这一说法：“与常规指针不同，一个指向成员变量的指针并不指向一个内存位置。它指向的是一个类的特定成员，而不是指向一个特定对象里的特定成员。通常最清晰的做法是将指向数据成员的指针看作为一个偏移量。......。这个偏移量告诉你，一个特定成员的位置距离对象的起点有多少个字节。”

示例代码如下：

/*一、指向成员变量的指针并非指针class member variables*/class DemoClass{public:    DemoClass() : m_a(100),m_b(3) { }    // ....  public:    int m_0;    int m_a;    int m_b;};int DemoClass::*pClassMemberVariable = NULL; // ipm是一个指针，指向类DemoClass的一个int成员，该处初始化为0  void testMemberVariablePointer(){    DemoClass aC;    cout << &(aC.m_a) << endl;  // 0x22fecc      cout << &(aC.m_b) << endl;                                //ipm = &(aC.m_a); // 编译错误: cannot convert 'int*' to 'int DemoClass::*' in assignment      pClassMemberVariable = &DemoClass::m_a; // ok      cout << pClassMemberVariable << endl; //注意！！！有偏移量了！    cout << aC.*pClassMemberVariable << endl;    //cout << *pClassMemberVariable << endl;  //编译错误：error C2171: “*”:“int DemoClass::* ”类型的操作数非法    //cout << aC.pClassMemberVariable << endl;//编译错误：error C2039: “pClassMemberVariable”: 不是“DemoClass”的成员    cout << aC.m_a << endl;  // 100      aC.*pClassMemberVariable = 99;  //语法解释：pClassMemberVariable相当于一个类属指针，通过偏移量的方式指向m_a的地址。                                    //所以，pClassMemberVariable其实并不是一个真实的指针，你不能通过使用*pClassMemberVariable                                    //的方式来访问它。    cout << aC.m_a << endl;  // 99      pClassMemberVariable = &DemoClass::m_b; //更改pClassMemberVariable的偏移量    cout << pClassMemberVariable << endl; //注意！！！偏移量改变了！    DemoClass *pC = &aC;    cout << pC->m_a << endl;  // 99      pC->*pClassMemberVariable = 1001; //  这个用法等价于 aC.*pClassMemberVariable = 99;     cout << aC.m_a << " | " << pC->m_a << " | " << pC->*pClassMemberVariable << endl;  // 1001 | 1001 | 1001      cout << aC.m_b << " | " << pC->m_b << " | " << pC->*pClassMemberVariable << endl;  // 1001 | 1001 | 1001  }

由此可见，给定一个成员变量在类中的偏移量，为了访问位于那个偏移量的数据成员，我们还需要该类的一个对象的地址。这时候就需要用到  .* 和 ->* 两个操作符了。其实这两个操作符也没啥新奇的。. 和 ->分别为对象和对象指针的成员访问操作符， 而 * 则为解引用操作符。当写下 aC.*pClassMemberVariable 时，其实就是请求将 aC的地址加上pClassMemberVariable所表示的偏移量，然后访问该 aC 所表示的对象中的特定数据成员。当写下 pC->*pClassMemberVariable 时，其实就是pC所指向的地址加上pClassMemberVariable所表示的偏移量，然后访问pC所指向的对象中的特定数据成员。

贴两个pClassMemberVariable 改变的运行截图：

二、指向成员函数的指针并非指针

      获取非静态成员函数的地址时，得到的不是一个地址，而是一个指向成员函数的指针。为了对一个指向成员函数的指针进行解引用，需要一个对象或一个指向对象的指针。因为通过指向成员函数的指针调用该函数时，需要将对象的地址用作this指针的值，以便进行函数调用（当然，也有其它的用途）。

下面是一段“指向成员函数指针”使用的示例代码：

/*二、指向成员函数的指针并非指针class member function*/struct Point{    int x;    int y;};class Shape{public:    // ....      /*virtual*/ void moveTo(Point newLocation)    {        cout << "Shape::(" << newLocation.x << ", " << newLocation.y << ")" << endl;    }    bool validate() const    {        cout << "Shape::validate()" << endl;        return true;    }    virtual bool draw() const = 0;    // ....  };class Circle : public Shape{    // ....     //virtual void moveTo(Point newLocation)    //{    //    cout << "Circle::(" << newLocation.x << ", " << newLocation.y << ")" << endl;    //}    virtual bool draw() const    {        return true;    }    // ....  };void (Shape::*pClassMemberFunction)(Point) = NULL;void testMemberFunctionPointer(){    pClassMemberFunction = &Shape::moveTo;    Circle circle;    //pClassMemberFunction = &circle.moveTo; // 编译错误:ISO C++ forbids taking the address of a bound member function to form a pointer to member function.  Say '&Circle::moveTo'      Point pt;    pt.x = 9999;    pt.y = 9999;    (circle.*pClassMemberFunction)(pt); // 通过对象直接调用 .*      pt.x = 888;    (&circle->*pClassMemberFunction)(pt);    Shape *ps = &circle;    (ps->*pClassMemberFunction)(pt); // 通过指针调用 ->*      void (Circle::*pClassMemberFunction2)(Point) = &Shape::moveTo;    (circle.*pClassMemberFunction2)(pt);    void (Shape::*pClassMemberFunction3)(Point) = &Circle::moveTo;    (circle.*pClassMemberFunction3)(pt);    bool (Shape::*pmV)() const = 0;    pmV = &Shape::validate;    (circle.*pmV)();}

主函数如下：

int main(int argc, char**argv){    testMemberVariablePointer();    testMemberFunctionPointer();    return 0;}

以上代码中vs2017中编译运行通过。其他编译器，请读者自行尝试。