成员在类中的偏移量 & 类成员指针

来源：互联网发布：Java debug release 编辑：程序博客网时间：2024/05/17 23:47

文章作者：Yx.Ac 文章来源：勇幸|Thinking (http://www.ahathinking.com) 转载请注明，谢谢合作。

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看一道笔试题（引自程序员面试宝典）：写出程序输出结果

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#include <stdio.h>
 
class A
{
public:
    A() {m_a = 1; m_b = 2;}
    ~A() {}
    void fun() {printf("%d %d", m_a, m_b);}
private:
    int m_a;
    int m_b;
};
 
class B
{
public:
    B() {m_c = 3;}
    ~B() {}
    void fun() {printf("%d", m_c);}
private:
    int m_c;
};
 
void main()
{
    A a;
    B *pb = (B*)(&a);
    pb->fun();
}

程序的输出结果为1。

暂且不讨论该程序设计有多么糟糕，但程序主要考察关于类对象成员调用的机制，关于这方面，据说在《深入理解C++对象模型》中有详解，我没有做深入研究，只是根据看《primer》和《C++必知必会》中的一些知识说一下自己的理解。

这里主要涉及到两方面：一是对象调用成员函数时会将调用对象与函数绑定；二是对象访问成员是根据该成员距离对象的偏移量来访问的，而不是根据成员名来访问，所谓偏移量，就是告诉你一个特定的成员位置距离对象的起点有多少个字节。

上面程序，内存中实例化了一个A类对象，然后将该地址强制转换成一个B类地址，即将该对象的地址内容强制看成一个B类对象。pb为B类的指针，理所当然调用的是B类中的fun()函数（可以跟多态的情形相比较），当调用fun()函数时，调用对象与该函数进行绑定，即fun()函数中隐含的形参this指针初始化为调用对象（A类对象）的地址，假设为0xff80。然后fun()函数打印值m_c。这里要注意，对象在访问类成员时，编译器并没有存储该对象各个成员的实际地址，而是存储了其相对于当前对象首地址的偏移量，由于B类只有一个成员m_c，在编译阶段，编译器就记录了m_c对于B类对象的偏移量为0，故访问m_c时，便是访问当前对象地址this+偏移量0，注意，this在这里绑定的是A类对象的首地址，在A类中，偏移量为0的成员是m_a，故打印出m_a的值。

关于类成员偏移量的输出，可以用程序验证。

例如如下程序：将地址0强制转换为A类对象的地址，那么打印类成员m_a和m_b的地址便是他们的偏移量，如下分别输出0, 4。

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cout<<&((A*)0)->m_a<<endl;
cout<<&((A*)0)->m_b<<endl;

再如，我们可以通过输出类成员指针来验证。

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printf("%p\n",&A::m_a);
printf("%p\n",&A::m_b);

分别输出 00000000，00000004。

如程序，&A::m_a实际是一个指向int型的A类的成员指针，用m_a初始化，即相当于：

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int A::*ptr = &A::m_a;

这里说一下，输出成员指针的值，最好使用printf，%p输出指针，我曾试图使用语句

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cout<<&A::m_a<<&A::m_b;

结果全是1。

究其原因，应该是ostream对象没有重载类成员指针的参数，故不能直接输出类成员指针的类型，而我们知道指针类型与bool类型的转换属于标准转换的（常常用来测试指针合法性是否为空），而ostream对象可以输出bool类型，故编译器将成员指针类型转换成了bool类型，从而输出，既然这样为什么全是输出1呢？说明地址全是合法的，即偏移量全是大于0，不对呀，第一个类成员的偏移量不是0么，这里真心不明白，不过《C++必知必会》中有这样一句话：大多数编译器都将成员指针实现为一个整数，包含被指向成员的偏移量，另外加上1（加1是为了让值0可以表示一个空的数据成员指针）。这大概就是全输出1的原因了吧。

关于成员指针

成员指针只是记录一个成员的偏移量，而非地址，因为类中没有地址，选择一个类的成员只是意味着在类中偏移，只有把这个偏移和具体对象的首地址结合，才能得到实际地址。

成员指针并不指向一个具体的内存位置，它指向的是一个类的特定成员，而不是指向一个特定对象的特定成员，最直接的理解是将其理解为一个偏移量。这个偏移量适用于某一类A的任何对象，换言之，如果一个A类对象的成员a距离起点的偏移量是4，那么任何其他A类对象中，a的偏移都是4字节。

啰嗦一大堆，总结一下就是两句话：

类对象访问其成员时，是根据该成员在类中的偏移量来访问的。
类成员指针，可以理解为指向类数据成员的一个偏移量，而非地址。

（全文完）

0 0