C++调用空指针对象的成员函数成功的理解

左手的ㄟ右手 2022-06-09 14:41 297阅读 0赞

## 前言 ##

之前在与朋友聊天的时候说到C++中定义的空类对象指针（nullptr），也可以调用类的成员函数，不用进行具体的实例初始化。示范代码是这样的：

class A{
    public:
        static void func1()
        {
            cout << __FUNCTION__ << endl;
        }
    public:
        void func2()
        {
            cout << __FUNCTION__ << endl;
        }
    };
    
    int main(){
    
        A *a = nullptr;
        cout << "a:" << a << endl;
        A::func1();
        a->func1();
        a->func2();
    
    
        return 0;
    }

上面的两个函数都能够正常的进行输出打印。这其中的原理就涉及到C++的**静态绑定**和**动态绑定**了。

## 原理 ##

因为对于**非虚成员函数**，Ｃ++这门语言是静态绑定的。这也是Ｃ++语言和其它语言Java, Python的一个显著区别。但是C++中为什么要进行这样的定义呢？答案是处于**性能的考虑**。为了节约内存和提高调用效率，一般类成员的存储分成两块，一块是单个instance所有，比如非静态成员变量，另一块是所有instances共享的，比如函数代码。这样的布局是对于性能有好处的，代码只要load一次，减少了cache占用和miss。如果你的函数不引用任何instance独有的内存部分，nullptr并无问题，因为不会使用this，只会使用**类instance共享的部分，这部分始终存在，即使你没有任何类实例**。反之就会出问题，因为你试图访问不存在的数据。  
例1. 如下面我们试图按照之前的方式访问，类中定义的成员变量的时候就会报错：

class A{
    public:
        int m_num;
    public:
        void func2()
        {
            cout << __FUNCTION__ << " " << this->m_num << endl;
        }
    }

例2. 当试图按照之前的方式去访问类中定义的虚函数的时候，也会报错。这是因为这就是不是静态绑定的范畴了：

class A{
    public:
        virtual void func3()
        {
            cout << __FUNCTION__ << endl;
        }
    };