類的例項呼叫成員函式的原理

其實不管是通過物件例項或指標例項呼叫，其實底層呼叫的過程都是一樣的，都是把當前物件的指標作為一個引數傳遞給被呼叫的成員函式。通過下面的相關例項程式碼進行檢驗：

實驗的C++程式碼

class Student
{
private:
  int age;
public:
  Student() {}
  Student(int age) : age(age) {}
  int getAge() { return this->age; }
};
 
int main(int argc,char const *argv[])
{
  Student s(10);
  int age = s.getAge();
 
  Student* ps = new Student(10);
  age = ps->getAge();
 
  return 0;
}

基於VS2015除錯功能的反彙編程式碼

int main(int argc,char const *argv[])
{
00A41860 push    ebp 
00A41861 mov     ebp,esp 
00A41863 push    0FFFFFFFFh 
00A41865 push    0A461D2h 
00A4186A mov     eax,dword ptr fs:[00000000h] 
00A41870 push    eax 
00A41871 sub     esp,104h 
00A41877 push    ebx 
00A41878 push    esi 
00A41879 push    edi 
00A4187A lea     edi,[ebp-110h] 
00A41880 mov     ecx,41h 
00A41885 mov     eax,0CCCCCCCCh 
00A4188A rep stos  dword ptr es:[edi] 
00A4188C mov     eax,dword ptr [__security_cookie (0A4B004h)] 
00A41891 xor     eax,ebp 
00A41893 mov     dword ptr [ebp-10h],eax 
00A41896 push    eax 
00A41897 lea     eax,[ebp-0Ch] 
00A4189A mov     dword ptr fs:[00000000h],eax 
  Student s(10);
00A418A0 push    0Ah /*建構函式中的實參值: 10 */
00A418A2 lea     ecx,[s] /*取例項s的記憶體地址,並賦值給暫存器ECX*/
00A418A5 call    Student::Student (0A4103Ch) /*呼叫位於記憶體地址0A4103Ch的建構函式*/
  int age = s.getAge();
00A418AA lea     ecx,並賦值給暫存器ECX*/
00A418AD call    Student::getAge (0A412D5h) /*呼叫位於記憶體地址0A412D5h的成員函式*/
00A418B2 mov     dword ptr [age],eax /*成員函式的返回值賦給變數age*/
 
  Student* ps = new Student(10);
00A418B5 push    4 /*類例項所需的記憶體大小,有一個int型別成員,故為4位元組(32位編譯)*/
00A418B7 call    operator new (0A412A3h) /*呼叫全域性的記憶體分配函式,類似C的malloc函式*/
00A418BC add     esp,4 /*棧頂加4個位元組,用於儲存operator new記憶體分配返回的記憶體地址值*/
00A418BF mov     dword ptr [ebp-108h],eax /*eax存的就是返回的記憶體地址,賦值到ptr [ebp-108h]這是處於棧中的記憶體*/
00A418C5 mov     dword ptr [ebp-4],0 
00A418CC cmp     dword ptr [ebp-108h],0 
00A418D3 je     main+8Ah (0A418EAh) /*與上一句聯動,如果分配的地址為0,即失敗,跳轉到0A418EAh*/
00A418D5 push    0Ah /*呼叫建構函式的實參值: 10*/
00A418D7 mov     ecx,dword ptr [ebp-108h] /*取指標ps指向的例項的記憶體地址值並賦值給暫存器ECX*/
00A418DD call    Student::Student (0A4103Ch) /*呼叫位於記憶體地址 0A4103Ch 的建構函式*/
00A418E2 mov     dword ptr [ebp-110h],eax 
00A418E8 jmp     main+94h (0A418F4h) 
00A418EA mov     dword ptr [ebp-110h],0 
00A418F4 mov     eax,dword ptr [ebp-110h] 
00A418FA mov     dword ptr [ebp-0FCh],eax 
00A41900 mov     dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh 
00A41907 mov     ecx,dword ptr [ebp-0FCh] 
00A4190D mov     dword ptr [ps],ecx 
  age = ps->getAge();
00A41910 mov     ecx,dword ptr [ps] /*取例項s的記憶體地址值並賦值給暫存器ECX*/
00A41913 call    Student::getAge (0A412D5h) /*呼叫位於記憶體地址 0A412D5h 的成員函式*/
  age = ps->getAge();
00A41918 mov     dword ptr [age],eax 
 
  return 0;
00A4191B xor     eax,eax 
}

分析

通過原始碼與彙編程式碼的對比，就可以知道，其實成員函式與類的例項是沒有繫結關係，成員函式是屬於類的，在記憶體中僅僅只是一個有效的記憶體地址。對於成員函式中需要用到例項，就通過暫存器ECX傳遞過來。

這裡引起一下思考，為什麼不通過棧傳遞呢？

首先要明白，棧是位於記憶體的，而暫存器是位於CPU的，這二者的讀寫速率就天差地別了， 這是效率的優化；而且只要約定處於當前成員函式中時，不對ECX暫存器進行修改就好。

但如果使用棧進行傳遞，因為棧是一個動態的記憶體空間，這就不便於跟蹤與維護當前例項的地址，就算是使用EBP和ESP去維護，就需要加上一個偏移量，這對讀寫效率添加了負擔。如果維護不好，還會造成資料錯亂。（這裡都是個人分析， 有錯可以指正）

迴歸標題

所以迴歸到標題，如果一個類的空指標呼叫了成員函式後，編譯是通過的。接著在執行過程中，分兩種情況：

一、當被呼叫的成員函式中，未使用this指標去呼叫當前例項的成員變數，程式正常執行不報錯；

class Student
{
private:
  int age;
public:
  Student() {}
  Student(int age) : age(age) {}
  void eat() {}
};
 
int main(int argc,char const *argv[])
{
  Student* ps = nullptr;
  ps->eat();
  return 0;
}

二、當被呼叫的成員函式中，使用了this指標去讀寫當前例項的成員變數時，首先呼叫是成員函式是被成功呼叫的，程式碼的執行已經進入了成員函式的領空，但當代碼執行到讀寫當前例項的成員變數裡，就會報記憶體訪問異常了。

最後發散思考

回想其中一句話：成員函式是屬於類的，而不屬於例項的，會不會引發你的思考，類的靜態函式，也是屬於類的， 那如果用類的空指標呼叫靜態函式，又會發生什麼事呢？上程式碼：

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Student
{
private:
  int age;
public:
  Student() {}
  Student(int age) : age(age) {}
  static int classtime() {
    return 9;
  }
  void eat() {}
};
 
int main(int argc,char const *argv[])
{
  Student* ps = nullptr;
  int time = ps->classtime();
  cout << time << endl;
  return 0;
}

經過實驗就會發現這程式碼是可以成功執行的。其實原理上面都說了， 這裡就不贅述了。主要的一點是類的靜態函式絕對不會操作到某一例項的成員資料，所以這種呼叫是安全的。但在實際程式設計中， 這個方法應該不會被使用到吧（個人觀點，用類名呼叫它不香嗎，還有去寫一個類指標再呼叫）

總結

面試的時候被問到了， 自己會， 但不能回答清晰也是罪，所以在這裡總結一下！！

到此這篇關於C++類的空指標呼叫成員函式的文章就介紹到這了,更多相關C++類空指標呼叫成員函式內容請搜尋我們以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援我們！