this指针探秘

参考网址：
http://www.cpper.net.ru/Content.asp?ID=27
http://topic.csdn.net/u/20070205/11/3a054c39-29e5-4b2b-a830-37e0eea8533a.html 

 

深度探索C++对象模型对this的描述是，this是一个函数参数

 

float   manitude3d(const   Point3d   *_this){...}
float   Point3d::manitude3d()const{...}

这两种方式是等价的，编译器在内部将后者转化为前者，因此
obj.magintude();变成了maginitude_7Point3dFv(&obj);

 

如何理解“编译器在内部将后者转化为前者”这一句话呢？我们知道世界上第一个C++编译器是Cfront,Bjarne Stroustrup,Lippman等人开发的，那在当时最流行的编程语言是C,在各种机器各种操作系统下都有C的编译器版本，这样C的程序在当时是最易移植的，因此Bjarne Stroustrup决定Cfront生成等价的C代码以获得可移植性。就是说Cfront读入你编写的.cpp文件经过词法分析等编译过程，结果没有生成.obj文件却生成了一个.c文件，然后再用C编译器对.c文件进行编译链接，最终生成的程序是一个彻头彻尾的C程序(所以Cfront也被称为C 预处理器)

 

这样，编译器在看到成员函数的定义时会直接修改源代码:修改函数名称,在函数的参数里添加这么一个名叫“this”的指针定义，对成员函数的调用也采取类似的方式，在调用语句的参数列表偷偷加上对象的地址,最后保存为.c文件,由C编译器进行最终的编译链接，生成可执行程序，可以看到经过编译器编译之后，C++的成员函数其实也就是一个普通的函数，this和element pop(sqstack *s)中的s也没有什么本质上的区别，就是一个指向数据结构的指针而已，今天的C++编译器已经不再是C预处理器，但是依旧沿用这样的思想

 

Ok,说到这里大家对什么是this指针已经有个感性的理解了吧

第一，this指针为什么没有定义就能直接使用，答案是编译器定义了

第二，this指针是一个函数参数，所以它的使用范围仅在成员函数内部

第三，this指针为什么指向对象？调用时偷偷把对象地址给它传递过去了

 

下面我们将进入汇编层次去看一看成员函数的调用以及this指针到底是如何传递的，恩，需要我们有一点汇编知识，以及通过内嵌的汇编来测试我们的想法

 

x.foo();                                 //VC6.0的反汇编代码
lea   ecx,dword   ptr[ebp-4]             //对象地址存储到ecx中
call   @ILT   +10(X::foo)(0040100f)   //转到0040100f处
0040100f   jmp   X::foo               // jmp跳转的函数真正的地址

void   X::foo(){
//...
mov   dword   ptr[ebp-4],ecx
//将对象地址从ecx中读出,写入到foo的ebp-4处
this->a=2;

mov   eax,dword ptr [ebp-4] //通过this指针为对象赋值时从ebp-4读取对象地址

mov   dword ptr [eax],2 // eax = &x; *(int*)(eax+0)= 2

//...
}

 

由此可见，在VC Debug中对象地址是通过寄存器变量(ecx)传递进成员函数，进入函数后做完一些初始化的工作以后，把对象地址写入到foo的ebp-4处，程序如果要读取对象属性都需要从ebp-4中读出对象地址，了解VC成员函数的调用过程，我们可以大胆做一些测试程序

 

void   X::foo(X *p){
        __asm{
            mov  eax,doword   ptr[ebp+8]
            mov  dword   ptr[ebp-4],eax
            //this = p
      }
      this- >a=10;//p- >a=10;
}//偷梁换柱,this实际已经指向*p ,这时通过this对对象的修改都是针对*p

void   X::foo(){
        X   **pTHIS;
        __asm{
            lea    eax,dword   ptr[ebp-4]
            mov   dword   ptr   [ebp-8],eax
            //pTHIS=&this
      }
      (*pTHIS)- >a=10;//this- >a=10;      
}//pTHIS指向了this因此**pTHIS==*this

 

刚才我们是基于VC Debug下的一个讨论，现在讨论下release下的成员函数调用，在release下，对象地址不再写入ebp-4处，从而使this指针变成一个纯粹的寄存器变量,由于release的汇编代码非常难读，我们只写一个测试程序证明我们的观点：）

void X::foo(){

      X *THIS;

     __asm{

         mov  dword ptr [ebp-8],ecx

     //THIS = this

      }

      THIS->a=2;

}

 

因此在this指针在VC中其实是一个彻底的寄存器的变量，VC的成员函数其实是void  X::foo  ( const  register  X  *this)

 

OK，上面说了那么多就是在证明一点：this指针只是一个普通的指针，被编译器定义的一个函数参数，现在，我们要证明另一点，C++的成员函数被编译之后只是普通的函数，由于VC++的this指针是寄存器变量，不能很清楚的显示这个关系，我们选用Borland C++ Builder 6.0 作为我们测试的工具，BCB依靠栈来传递对象地址

 

x.foo();
lea   eax,[ebp-0x04]
push   eax               //将对象地址压栈
call   X::foo()           //调用X::foo()

 

先介绍一点C++对象模型的知识，我们知道C++的类定义包含虚函数，那么这个类产生的对象都会包含一个虚指针，虚指针会指向一个名叫虚表格的函数指针数组，数组存储的都是虚函数的地址，C++依靠这些来实现多态，而通常虚指针又位于对象的前端（我们很幸运，BCB正是这样）

 

既然函数存在与内存中，那么我们可以依靠虚指针和虚表格的指向关系一路找到虚函数，我们再定义一个函数指针指向虚函数，通过函数指针调用虚函数（并把对象地址传递进去）

 

#pragma   hdrstop

#include   <iostream.h >

class   A{

public:

        virtual   void   foo(){

                this- >x=3;

                cout < < "this- >x=   " < <this- >x < <endl;

        }

        virtual   void   bar(){

                this- >x=4;

                cout < < "this- >x=   " < <this- >x < <endl;

        }

        int   x;

};

void   (*pvFunc)   (A*)   ;

 

int   main(){

 

A   a;

int   *vptr=(int*)&a;                  //vptr指向虚指针

int   *vtbl=(int*)*vptr;                //vtbl指向虚表格

pvFunc =(void (*)(A*))*vtbl;          //指向虚表格第一个单元(foo函数)

(*pvFunc)(&a);                        //通过函数指针执行foo函数

vtbl++;                                //vptr指向虚表格下一单元

pvFunc =(void (*)(A*))*vtbl;          //指向虚表格下一单元(bar函数)

(*pvFunc)(&a);                        //通过函数指针执行bar函数

return   0;

}

 

(*pvFunc)(&a); 你可以看到，经过一些非常规的方法我们居然就可以这样调用虚函数，而且我们确实把对象地址给送入到函数里，可以证实有那么一个参数存在，可以证实成员函数就是一个普通函数。

 

参考书籍：

《C++设计与演化》《深入探索C++对象模型》《C++程序设计语言》

 

因为时间和水平的问题，本人的文章可能会有误，如有疑问和指正请和我联系：）