[C++] C++ の「this」ポインタ: 徹底的な探索と応用

1 はじめに:

    thisポインタは C++ の重要な概念であり、オブジェクト指向プログラミングで重要な役割を果たします。これは現在のオブジェクトへのポインタであり、オブジェクトのメンバ変数とメンバ関数にはメンバ関数内のthisポインタ。高品質の C++ コードを作成するには、thisポインターを重要です。

        この記事の目的は、thisポインタ。基本的な概念から始めて、メンバー関数でのthisポインター、変数名の競合の解決、チェーン呼び出しの実装、継承とポリモーフィズムの役割、constメンバー関数での特殊な動作、マルチスレッド プログラミングなど、徐々に深めていきます。 。この記事を通じて、読者はthisポインターについて、それを正しく効果的に使用して独自の C++ コードを改善できるようになります。

記事の構成の概要:

この記事では、次の構成に従ってthisポインター。

1. 序章

   • はじめにthisポインタ
   • 論文の目的と構成の概要を説明する

2. thisポインタの基本

   • thisポインタの定義と基本的な理解を説明する
   • メンバー関数でthisポインター

3. this実際のプログラミングにおけるポインタの応用

   • this変数名の競合を解決する際のポインターの役割を調べる
   • thisポインターを使用して連鎖呼び出しを実装する方法について説明します。
   • thisコピー コンストラクターと代入演算子におけるポインターの役割を説明する
4. this継承とポリモーフィズムにおけるポインターの役割
   • this仮想関数およびオーバーライドにおけるポインターの動作を説明する
   • thisポインタを介した動的バインディングを実装する方法を詳しく説明する
5. thisポインターとconstメンバー関数
   • constオブジェクトの状態の不変性を確保するためのメンバー関数の使用に重点を置く
   • メンバー関数のポインターの種類と意味をconst説明するthis
6. thisマルチスレッドプログラミングでのポインタの使用
   • thisポインタを使用してマルチスレッド同期とデータ競合の問題に対処することに重点を置く
   • thisマルチスレッド環境におけるポインタの動作を説明する
7. thisポインタの考慮事項とよくある落とし穴
   • 破棄されようとしているオブジェクトへのthisポインタ
   • thisコンストラクターとデストラクターでのポインターの使用に対する制限を提供します。
8. 要約する
   • thisC++ プログラミングでのポインターの値を評価する
   • thisポインタの重要な知識ポイントと使用スキルを確認します。

   • 上記の構成を通じて、読者がこの重要な概念をよりよく理解し、適用できるように、thisポインタ。

目次

1 はじめに:

2 `this` ポインタの基本

(1) このポインタの定義と基本的な理解

3 実際のプログラミングでの this ポインタの応用

(1) 変数名の競合を解決する

(2) チェーンコール

 (3) コピーコンストラクタと代入演算子

4 継承とポリモーフィズムにおける「this」ポインタの役割

(1) このポインタを介して動的バインディングを実現

(2) 仮想関数およびオーバーライドにおけるこのポインターの動作

5 `this`ポインタと`const`メンバ関数

(1) constメンバ関数におけるこのポインタの種類と意味

(2) const メンバー関数を使用してオブジェクトの状態の不変性を確保する

6 マルチスレッドプログラミングにおける「this」ポインタの使用

(1) マルチスレッド環境におけるこのポインタの動作

(2) このポインタを使用して、マルチスレッドの同期とデータ競合を処理します。

7 「this」ポインタの注意点とよくある落とし穴

(1) コンストラクタおよびデストラクタでのこのポインタの使用制限

(2) 破棄するオブジェクトの this ポインタを返さないようにする

8 要約:

---

2 `this` ポインタの基本

        C++ のオブジェクト指向プログラミングでは、thisポインターはメンバー関数を呼び出したオブジェクトを指す特別なポインターです。非静的メンバー関数内では、thisポインターを。基本的に、thisポインターはコンパイラーによって暗黙的に提供されるため、定義する必要はありませんが、メンバー関数内で使用できます。

(1)thisポインタの定義と基本的な理解

        C++ では、thisこれは現在のオブジェクトへのポインターであり、thisこれを通じて。this実際には、現在のクラス型へのポインター (たとえば、 classBoxの、 typethisのポインター) 。Box*

class Box {
    int length;  // 定义私有的整型变量length
public:
    void setLength(int length) {
        this->length = length;  // this指针指向当前对象，并将传入的整数值赋给length成员变量
    }
};

(2)thisメンバ関数内でのポインタの使用と、メンバ変数およびメンバ関数へのthisアクセス

    thisポインターは、コンストラクターやデストラクターを含む、クラスのすべての非静的メンバー関数で使用できます。thisポインターを使用してメンバー変数やメンバー関数にアクセスできます。

class Box {
    int length;  // 定义私有的整型成员变量length
public:
    Box(int length) {  
        this->length = length;  // 构造函数，初始化成员变量length
    }

    int getLength() {
        return this->length;  // 访问成员变量length
    }

    void display() {
        std::cout << "Length: " << this->getLength() << std::endl;  // 类的成员函数，访问成员变量length和其他函数
    }
};

        上記のコードではsetLength、this関数内のポインターを使用してメンバー変数にアクセスしましたlength。display関数では、thisポインターを介してgetLengthメンバー。

thisポインターは        メンバー関数内でのみ使用できることに注意してください。これは、この時点でのみ、thisポインターには呼び出されるオブジェクト インスタンスが指定されるためです。

3 実際のプログラミングでの this ポインタの応用

  thisポインタはプログラミングの実践で広く使用されており、変数名の競合を解決したり、チェーン呼び出しを実装したり、コピー コンストラクターや代入演算子で重要な役割を果たしたりするのに役立ちます。

(1) 変数名の競合を解決する

        クラスのメンバー関数では、仮パラメーターの名前がクラスのメンバー変数の名前と同じである場合、thisポインター

class Box {
    int length;  // 定义私有的整型成员变量length
public:
    void setLength(int length) {
        this->length = length;  // 使用this指针访问成员变量length并将参数length的值赋给它
    }
};

        この例では、thisポインターを使用しlengthて、length正式メンバー変数間の名前の競合を解決します。

(2) チェーンコール

        チェーン化は、コードをよりコンパクトで読みやすくするプログラミング手法です。*this各メンバー関数で返すことにより、複数のメンバー関数呼び出しを同じ行で連続して行うことができます。

class Box {
    int length, width;  // 定义私有的整型成员变量length和width
public:
    Box& setLength(int length) {  // 返回一个指向当前对象的引用
        this->length = length;  // 将传递的参数 length 赋给成员变量 length
        return *this;  // 返回指向当前对象的引用
    }

    Box& setWidth(int width) {  // 返回一个指向当前对象的引用
        this->width = width;  // 将传递的参数 width 赋给成员变量 width
        return *this;  // 返回指向当前对象的引用
    }

    void display() {  // 定义成员函数 display
        std::cout << "Length: " << length << ", Width: " << width << std::endl;  // 输出成员变量 length 和 width 的值
    }
};

// 使用示例
Box b;
b.setLength(10).setWidth(5).display();  // 链式调用 setLength, setWidth, display 函数显示结果

 (3) コピーコンストラクタと代入演算子

thisポインターは、コピー コンストラクターや代入演算子でも重要な役割を果たします。これらの関数では、通常、渡されたオブジェクトが現在のオブジェクトであるかどうか (つまり、自己割り当てされているかどうか) をチェックする必要があります。その場合は、エラーにつながる可能性のある自己代入を避ける必要があります。

class Box {
    int* data;  // 定义私有指针成员变量 data

public:
    // 赋值运算符重载函数
    Box& operator=(const Box& other) {
        if (this != &other) {  // 防止自赋值的情况
            delete[] data;  // 释放旧内存
            data = new int[10];  // 重新分配内存
            std::copy(other.data, other.data + 10, data);  // 拷贝数据
        }
        return *this;  // 返回一个指向当前对象的引用
    }
};

        この例では、最初に が等しいthisかどうかを&other、等しい場合、これは自己代入であり、オブジェクトの状態を破壊する可能性のある操作の実行を避ける必要があります。これは、コピー コンストラクターや代入演算子でのthisポインター。

4 継承とポリモーフィズムにおける「this」ポインタの役割

        C++ では、thisポインタは継承とポリモーフィズムの問題を扱う上で非常に重要な役割を果たします。動的バインディング、仮想関数、オーバーライドなどで重要な役割を果たします。

(1)thisポインタ

        動的バインディングはポリモーフィズムの重要なメカニズムの 1 つであり、これにより、実行時にオブジェクトの実際の型に応じて対応するメンバー関数を呼び出すことができます。thisこのプロセスではポインターが重要な役割を果たします。

class Base {
public:
    virtual void print() const { // 定义虚函数 print() ，用来打印 Base 类的信息
        std::cout << "Base::print()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {  // Derived 类从 Base 类公有继承
public:
    void print() const override { // 重写基类的虚函数 print() 用来打印 Derived 类的信息
        std::cout << "Derived::print()" << std::endl;
    }
};

void callPrint(const Base* base) {  // 定义一个函数，参数类型为指向 Base 类的常指针
    base->print();  // Dynamic binding 动态绑定，通过指针调用 Fprint() 函数
}

// 使用示例
Derived d;  // 创建 Derived 对象
callPrint(&d);  // 通过 callPrint 函数打印对象 d 的信息，输出 "Derived::print()"

        上記のコードには、基本クラスBaseとDerived、どちらにもprintメンバー。callPrintfunctionでは、thisポインター ( ) を介して関数baseを呼び出します。この時点で動的バインディングが発生します。print

(2)this仮想関数およびオーバーライドにおけるポインタの動作

        仮想関数およびオーバーライドでは、thisポインターはメンバー関数を呼び出すために最初に使用されたオブジェクトを指します。派生クラスで基本クラスの仮想関数をオーバーライドした場合、この仮想関数のthisポインター型は引き続き基本クラスのポインター型ですが、実際には派生クラスのオブジェクトを指します。

class Base {
public:
    virtual void print() const {  // 定义虚函数 print() 打印基类的信息
        std::cout << "This is a Base object." << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    void print() const override {  // 重写基类的虚函数 print() ，用来打印派生类的信息
        Base::print(); // 首先调用基类的 print() 函数打印基类信息
        std::cout << "This is a Derived object." << std::endl;  // 再打印派生类信息
    }
};

// 使用示例
Derived d;   // 创建 Derived 对象
d.print();   // 打印 Derived 对象的信息，输出 "This is a Base object." 和 "This is a Derived object."

この例では、派生クラス オブジェクトを通じて関数dを呼び出す        と、ポインターはオブジェクト。functionでは、最初に基本クラスの関数を呼び出し、次に 1 行の情報を出力します。これは、基本クラスの仮想関数をオーバーライドする派生クラスであっても、ポインターが派生クラスのオブジェクトを正しく指すことができることを示しています。printthisdDerived::printprintthis

5 `this`ポインタと`const`メンバ関数

        C++ では、メンバーthis関数内のポインターの動作に特別な点があります。このパートでは、メンバー関数のポインターの型と意味、およびオブジェクトの状態の不変性を確保するためにメンバー詳しくconst説明します。thisconstconst

(1)constメンバ関数内のthisポインタの種類と意味

constメンバー        関数では、thisポインターの型はconsttype。これは、thisポインタ。

class Box {
    int length;

public:
    int getLength() const { // 常成员函数
        // this->length = 10;  // 错误：不能在常成员函数中修改成员变量
        return length;  // 返回成员变量的值
    }
};

        この例では、メンバーgetLength関数です。constこの関数では、thisポインターの型は であるconst Box*ため、thisポインターをlength。

(2)constメンバーオブジェクトの状態の不変性を確保する

  constメンバー関数は、オブジェクトの状態の不変性を確保するための重要なメカニズムです。メンバー関数を として宣言するとconst、その関数がオブジェクトの状態を変更しないことを約束することになります。これは、安定した信頼性の高いコードを作成するのに非常に役立ちます。

class Box {
    int length;

public:
    Box(int length) : length(length) {}  // 构造函数，初始化成员变量 length

    void increaseLength(int increment) {  // 增加盒子长度的函数
        length += increment;  // 修改对象的状态
    }

    int getLength() const {  // 获取盒子长度的函数，常成员函数
        return length;  // 不修改对象的状态，只返回成员变量的值
    }
};

        この例では、オブジェクトの状態を変更するincreaseLength非constメンバー。むしろgetLength、constこれはオブジェクトの状態を変更できないメンバー関数です。オブジェクトの状態を読み取る必要があるが、それを変更したくない場合は、constメンバー。

6 マルチスレッドプログラミングにおける「this」ポインタの使用

        マルチスレッド プログラミングは現代のコンピューティングの重要な部分であり、単一のプログラムで複数のタスクを同時に実行できます。この環境でのポインタの動作と使用thisには、特にマルチスレッド同期やデータ競合の問題に対処する場合に特別な点があります。

(1)thisマルチスレッド環境におけるポインタの動作

        マルチスレッド環境では、各スレッドに独自の独立したスタック領域があるため、各スレッドでのthisポインタの値は独立しています。つまり、thisポインタは同じスレッド内でのみ渡すことができ、スレッド間では渡すことができません。

        クラスがありBox、2 つの異なるスレッドで同時にBoxオブジェクト、各スレッドでthisポインタはそれぞれ作成されたBoxオブジェクト。

(2)thisポインタマルチスレッドの同期とデータ競合を処理する

        マルチスレッド プログラミングでは、thisマルチスレッドの同期やデータ競合の問題に対処するためにポインターがよく使用されます。たとえば、クラスのデータ メンバーを同時アクセスから保護するために、クラス メンバー関数でthisポインター。

#include <mutex>
#include <thread>

class Box {
    int data;
    std::mutex mtx;  // 线程互斥量，用于保护共享数据的访问
public:
    void setData(int value) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 申请互斥锁
        this->data = value;  // 修改共享数据
    }
};

void threadFunction(Box* box, int value) {
    box->setData(value);  // 更新共享数据
}

// 使用示例
Box b;   // 创建共享对象
std::thread t1(threadFunction, &b, 10);  // 创建第一个线程并传入共享对象的地址以及值
std::thread t2(threadFunction, &b, 20);  // 创建第二个线程并传入共享对象的地址以及值
t1.join();  // 等待第一个线程执行完毕
t2.join();  // 等待第二个线程执行完毕

        この例では、setDataメンバー関数はthisポインターミューテックスを取得し、dataメンバー変数を保護します。2 つのスレッドで同時にsetData関数、dataミューテックスの存在により 1 つのスレッドのみがメンバー変数にアクセスできるため、データ競合の問題が回避されます。

7 「this」ポインタの注意点とよくある落とし穴

thisポインタは        強力なツールですが、特にコンストラクタ、デストラクタ、およびthis破棄されようとしているオブジェクトへのポインタを返す場合、ポインタを使用するときに注意すべき落とし穴や制限がいくつかあります。

(1)thisコンストラクタおよびデストラクタでのポインタの使用制限

        コンストラクターとデストラクターでthisポインター特別な注意が必要です。コンストラクターでthisポインター。また、オブジェクトが部分的または完全に破壊されている場合、デストラクターでthisポインター。

class Box {
    int* data;

public:
    Box() {
        data = new int[10];
        // 避免使用 'this' 进行重要操作，因为对象没有完全构造完成
    }

    ~Box() {
        delete[] data;
        // 对象正在被析构，进一步使用 'this' 可能会导致未定义行为
    }
};

(2) 破棄されそうなオブジェクトへのthisポインタ

        よくある落とし穴は、特にメンバーthis関数。関数が返された後、一時オブジェクトは破棄され、返されたthisポインタはダングリング ポインタになり、未定義の動作が発生します。

class Box {
    int data;

public:
    Box(int value) : data(value) {}

    Box* getDataPtr() {
        return this;
    }
};

Box* badFunc() {
    return Box(10).getDataPtr();  // 返回指向已经被析构的对象的指针
}

// 使用示例
Box* p = badFunc();  // 'p' 是一个悬垂指针（dangling pointer）

        上記のコードでは、badFunc関数は破棄されようとしている一時オブジェクトthisへのポインタを。これによりp、ダングリング ポインタが発生します。この状況を回避するには、メンバー関数でthisポインターか、this関数が戻った後も、返されたポインターが指すオブジェクトがまだ存在することを確認する必要があります。

8 要約:

        この記事では、C++ におけるthisポインター。以下は、ポインターの重要な知識ポイントと使用スキル、およびC++ プログラミングにおけるポインターの値の評価thisのレビューです。this

• thisポインタは、現在のオブジェクトへの特別なポインタです。非静的メンバー関数内では、thisポインター。
• thisメンバー関数でのポインターの使用は非常に柔軟であり、 をthis->member介して、 を介してthis->function()メンバー関数を呼び出すことができます。
• 変数名の競合を解決する場合、thisポインターは曖昧さを取り除き、コードをより明確で理解しやすくするのに役立ちます。
• thisチェーンコールではポインタが重要な役割を果たし、 を返すことで*this複数のメンバ関数を同じ行で連続して呼び出すことができます。
• コピー コンストラクターと代入演算子では、thisポインターを使用して自己代入の状況を処理し、エラーにつながる可能性のある操作を回避します。
• 継承とポリモーフィズムでは、thisポインターによって動的バインディングが可能になり、正しい関数実装が確実に呼び出されます。
• 仮想関数とオーバーライドでは、thisポインターは仮想関数呼び出し全体で正確なままであり、メンバー関数の呼び出しに最初に使用されたオブジェクトを指します。
• constメンバー関数では、thisポインターの型は になりますconst T*。これは、オブジェクトの状態の不変性を保証するために使用されます。
• マルチスレッド環境では、各スレッドが独自のthisポインタ、thisスレッド間でポインタを渡すことはできません。マルチスレッド プログラミングでは、thisマルチスレッドの同期やデータ競合の問題に対処するためにポインターがよく使用されます。
• コンストラクターおよびデストラクターでのthisポインター制限があります。コンストラクターでは、thisポインターを使用して初期化されていないメンバー変数にアクセスすることはできません。デストラクターでthisポインター未定義の動作が発生する可能性があります。
• ダングリング ポインターの問題を避けるために、メンバー関数で破棄されようとしているオブジェクトthisへのポインター。

総合評価：

   thisポインターは C++ の強力な機能で、現在のオブジェクトにアクセスする機能を提供し、多くのプログラミング シナリオで重要な役割を果たします。thisポインター を適切に理解して使用することで、よりクリーンで効率的なコードを作成できます。