C++类成员指针

1.成员指针简介

成员指针是C++引入的一种新机制,它的申明方式和使用方式都与一般的指针有所不同。成员指针分为成员函数指针和成员数据指针。

2. 成员函数指针

在事件驱动和多线程应用中被广泛用于调用回调函数。在多线程应用中,每个线程都通过指向成员函数的指针来调用该函数。在这样的应用中,如果不用成员指针,编程是非常困难的。

成员函数指针的定义格式: 成员函数返回类型 (类名::*指针名)(形参)= &类名::成员函数名

成员指针使用示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class A{
    string name;

public:
    A(string s){
        name=s;
    }

    void print(){
        cout<<"name:"<<name<<endl;
    }
};

int main()
{
    A a("lvlv");
    void (A::*memP)()=&A::print; //定义类成员函数指针并赋初值
    (a.*memP)();
}

程序正常运行并输出: name:lvlv

使用成员函数指着注意两点: (1)使用成员函数指针时需要指明成员函数所属的类对象,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;

(2)为成员函数指针赋值时,需要显示使用&运算符,不能直接将类名::成员函数名赋给成员函数指针。

3. 成员数据指针

一个类对象生成后,它的某个成员变量的地址实际上由两个因素决定:对象的首地址和该成员变量在对象之内的偏移量。成员数据指针是用来保存类的某个成员数据在类对象内的偏移量的。它只能用于类的非静态成员变量。

成员数据指针的定义格式: 成员数据指针的定义格式:成员类型 类名::*指针名=&类名::成员名;

成员数据指针使用示例:

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    int age;
    int score;
};

double average(Student* objs,int Student::*pm,int count){
    int result=0;
    for(int i=0;i<count;++i)
        result+=objs[i].*pm;
    return double(result)/count;
}

int main()
{
    Student my[3]={{16,86},{17,80},{18,58}};
    double ageAver=average(my,&Student::age,3);//求平均年龄
    double scoreAver=average(my,&Student::score,3);//求平均成绩
    cout<<"ageAver:"<<ageAver<<endl;
    cout<<"scoreAver:"<<scoreAver<<endl;
}

程序输出如下结果: ageAver:17 scoreAver:74.6667

使用成员数据指针时,需要注意以下几点: (1)成员数据指针作为一个变量,在底层实现上,存放的是对象的数据成员相对于对象首地址的偏移量,因此通过成员数据指针访问成员变量时需要提供对象的首地址,即通过对象来访问。从这个意义上说,成员数据指针并不是一个真正的指针。

(2)对象的成员数据指针可以通过常规指针来模拟,例如上面的程序中,可以讲average()函数的形参pm可以申明为int型变量,表示数据成员的偏移量,那么原来的obj.*pm等同于*(int*)((char*)(&obj)+pm),显然,这样书写可读性差,可移植性低且容易出错。

(3)使用成员数据指针时,被访问的成员往往是类的公有成员,如果是类的私有成员,容易出错。考察如下程序。

#include <iostream>
using namespace std;
class ArrayClass{
    int arr[5];
public:
    ArrayClass(){
        for(int i=0;i<5;++i)
            arr[i]=i;
    }
};

//使用成员数据指针作为形参
void printArray(ArrayClass& arrObj,int (ArrayClass::* pm)[5]){
    for(int i=0;i<5;++i)
        cout<<(arrObj.*pm)[i]<<" ";
}

int main()
{
    ArrayClass arrObj;
    printArray(arrObj,&ArrayClass::arr);//编译出错,提示成员ArrayClass::arr不可访问
}

以上程序无法通过编译,因为成员arr在类ArrayClass中的访问权限设置为private,无法访问。要解决这个问题,将函数printArray()设置为类ArrayClass的友元函数是不行的,因为是在调用该函数是访问了类ArrayClass的私有成员,而不是在函数体内用到类ArrayClass的私有成员。因此,可以定义一个调用printArray()函数的友元函数。该函数的参数中并不需要传递类ArrayClass的私有成员。修改后的程序如下。

#include <iostream>
using namespace std;

class ArrayClass{
int arr[5];
public:
    ArrayClass(){
        for(int i=0;i<5;++i)
            arr[i]=i;
    }

    friend void print(ArrayClass& arrObj);
};

//使用成员数据指针作为形参
void printArray(ArrayClass& arrObj,int (ArrayClass::* pm)[5]){
    for(int i=0;i<5;++i)
        cout<<(arrObj.*pm)[i]<<" ";
}

//定义友元函数
void print(ArrayClass& arrObj){
    printArray(arrObj,&ArrayClass::arr);
}

int main()
{
    ArrayClass arrObj;
    //printArray(arrObj,&ArrayClass::arr);//编译出错,提示成员ArrayClass::arr不可访问
    print(arrObj); //通过友元函数调用打印数组函数printArray()来访问私有成员
    getchar();
}

程序通过编译,运行输出0,1,2,3,4。

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