C++ Primer学习笔记——$22 类成员指针

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C++ Primer学习笔记——$22 类成员指针

2018年03月30日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3405字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

题记：本系列学习笔记（C++ Primer学习笔记）主要目的是讨论一些容易被大家忽略或者容易形成错误认识的内容。只适合于有了一定的C++基础的读者（至少学完一本C++教程）。

作者： tyc611, 2007-04-07

本文主要讨论C++中类成员的指针，这部分内容少有使用，也比较难于理解。

如果文中有错误或遗漏之处，敬请指出，谢谢！

需要使用类成员指针的情况是比较少见的，所以一般没人使用这个语言特性。下面先介绍类成员指针的使用方法，再介绍它的可能应用场合。

有时，我们需要在类外的其它地方直接获得类成员，这时我们就需要使用类成员指针。类成员指针与对象的指针不同，它不仅包括类的类型，还包括成员的类型。成员指针只应用于类的非static成员，因为static类成员不是任何对象的组成部分，只需使用普通指针即可。

声明成员指针

借用书上的一个例子，有这么一个类：

class Screen {

public:

typedef std::string::size_type index;

char get() const;

char get(index ht, index wd) const;

private:

std::string contents;

index cursor;

index height, width;

};

若要声明contents成员的指针，应有如下形式：

string Screen::*ps;

若要声明cursor、height或width成员的指针，应有如下形式：

Screen::index Screen::*pi;

从上面的使用形式可以看出，使用类成员的指针与普通指针的区别在于，需要在类成员指针前面的加上类限定符，以指明是哪个类的成员指针。同样，在初始化指针时，也只能用相应类的相应类型的成员对指针进行初始化，例如：

ps = &Screen::contents;

pi = &Screen::cursor;

上面介绍了对类数据成员的指针的使用方法，下面对函数成员的指针进行介绍。

函数成员的指针与普通函数指针相比，也多了类限定符。由于类成员函数还有可能是const，所以const也成为成员函数指针声明的一部分。也就是说，函数成员的指针必须在三个方面与它所指函数的类型相匹配：

（1）函数形参的类型和数目；

（2）返回类型及是否为const函数；

（3）所属类的类型。

例如，要定义Screen的get成员的指针，可以如下定义：

char (Screen::*pmf)() const = &Screen::get; // not 'Screen::get'!

char (Screen::*pmf2)(Screen::index, Screen::index) const;

pmf2 = &Screen::get;

这里需要注意的是：（1）这里不存在函数类型到函数指针类型的自动转换（即类成员函数前面必须加上&，然后再给相应指针赋值）；（2）运算符的优先级关系（注意指针外层的括号所起的作用）；（3）函数到指针的自动类型匹配（注意两个重载版本的get对指针的赋值）。

使用类成员指针

要使用类成员指针所指对象，首先应当从类对象取得成员指针，再解引用指针，所以有如下两种操作符供使用：.*和->*。这两个操作符的左操作数必须是类类型的对象或类类型的指针，右操作数是该类型的成员指针。例如：

Screen sc;

   char c = (sc.*pmf)(); // 等价于调用sc.get();
   Screen *pS = &sc;
   c = (pS->*pmf)();

下面给出成员指针使用的完整例子，以方便读者更好的理解：

#include <string>
class Screen {
    friend void func(); // 声明func为类Screen的友元，否则无法使用类成员
public:
    typedef std::string::size_type index;
    char get() const {
        return 'a';
    }
    char get(index ht, index wd) const {
        return 'b';
    }
private:
    std::string contents;
    index cursor;
    index heigth, width;
};
void func()
{
    std::string Screen:: *ps = &Screen::contents;
    Screen::index Screen:: *pi = &Screen::cursor;
    char (Screen:: *pmf) () const = &Screen::get; // not 'Screen::get'!
    char (Screen:: *pmf2) (Screen::index, Screen::index) const;
    pmf2 = &Screen::get;
    
    Screen sc;
    Screen *pS = &sc;
    Screen::index idx = sc.*pi;
    idx = pS->*pi;
    char c = (sc.*pmf)(); // 等价于调用sc.get();
    c = (pS->*pmf)();
}

int main() { void (*pf)() = func; // 注意普通函数的指针的初始化，与成员指针比较 pf(); return 0; }

成员指针的应用举例

当一个类有多个性质相同且类型相同的函数成员时，可以使用函数表来进行函数调用，产生用同一函数使用不同参数来达到不同操作的效果，而实际上是调用了不同的函数来实现的。下面给出这样的一个例子，方便读者有一个感性的认识：

#include <iostream>
using namespace std;
class Screen {
public:
    Screen& home() {
        cout << "Home" << endl;
        return *this;
    }
    Screen& forward() {
        cout << "Forward" << endl;
        return *this;
    }
    Screen& back() {
        cout << "Back" << endl;
        return *this;
    }
    Screen& up() {
        cout << "Up" << endl;
        return *this;
    }
    Screen& down() {
        cout << "down" << endl;
        return *this;
    }
    // function table
    typedef Screen& (Screen:: *Action)();
    static Action Menu[]; 
    // specify which direction to move
    enum Directions {HOME, FORWARD, BACK, UP, DOWN};
    Screen& move(Directions);
};
Screen::Action Screen::Menu[] = {&Screen::home, &Screen::forward, &Screen::back, &Screen::up, &Screen::down};
Screen& Screen::move(Directions dirc)
{
    (this->*Menu[dirc])();
    return *this;
}

int main() { Screen sc; sc.move(Screen::HOME); sc.move(Screen::UP); return 0; }

参考文献：

[1] C++ Primer(Edition 4)
[2] Thinking in C++(Edition 2)
[3] International Standard：ISO/IEC 14882:1998

【上篇】C++ Primer学习笔记——$23 嵌套类、局部类和联合
【下篇】C++ Primer学习笔记——$21 运行时类型识别（RTTI）

作者: Vioztpqo

该日志由 Vioztpqo 于6年前发表在综合分类下，最后更新于 2018年03月30日.
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