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非静态成员函数

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类
 

非静态成员函数是在类的成员声明中声明的函数，没有 static 或 friend 说明符（有关这些关键字的作用，请参见静态成员函数和友元声明）。

class S
{
    int mf1(); // non-static member function declaration
    void mf2() volatile, mf3() &&; // can have cv-qualifiers and/or a reference-qualifier
        // the declaration above is equivalent to two separate declarations:
        // void mf2() volatile;
        // void mf3() &&;
 
    int mf4() const { return data; } // can be defined inline
    virtual void mf5() final; // can be virtual, can use final/override
    S() : data(12) {} // constructors are member functions too
    int data;
};
 
int S::mf1() { return 7; } // if not defined inline, has to be defined at namespace

构造函数、析构函数和转换函数使用特殊的语法进行声明。本页描述的规则可能不适用于这些函数。详情请参见各自的页面。

显式对象成员函数是没有显式对象参数的非静态成员函数。

 (C++23 起)

隐式对象成员函数是没有显式对象参数的非静态成员函数（在 C++23 之前，这是唯一一种非静态成员函数，因此在文献中被称为“非静态成员函数”）。

目录

[编辑] 说明

允许任何函数声明，并附加仅适用于非静态成员函数的语法元素：纯说明符、cv 限定符、引用限定符、final 和 override 说明符(C++11 起)以及成员初始化列表。

类 X 的非静态成员函数可以按以下方式调用：

1) 对于类型为 X 的对象，使用类成员访问运算符
2) 对于从 X 派生的类的对象
3) 直接从 X 的成员函数体内
4) 直接从从 X 派生的类的成员函数体内

在不是类型 X 或从 X 派生的类型的对象上调用类 X 的非静态成员函数会触发未定义行为。

在 X 的非静态成员函数体内，任何解析为 X 或 X 的基类的非类型非静态成员的id-expression e（例如标识符）都会转换为成员访问表达式 (*this).e（除非它已经是成员访问表达式的一部分）。这不会发生在模板定义上下文中，因此名称可能需要显式地加上 this-> 前缀才能成为依赖名称。

struct S
{
    int n;
    void f();
};
 
void S::f()
{
    n = 1; // transformed to (*this).n = 1;
}
 
int main()
{
    S s1, s2;
    s1.f(); // changes s1.n
}

在 X 的非静态成员函数体内，任何解析为 X 或 X 的基类的静态成员、枚举器或嵌套类型的 unqualified-id 都会转换为相应的 qualified-id。

struct S
{
    static int n;
    void f();
};
 
void S::f()
{
    n = 1; // transformed to S::n = 1;
}
 
int main()
{
    S s1, s2;
    s1.f(); // changes S::n
}

[编辑] 带 cv 限定符的成员函数

隐式对象成员函数可以声明为带cv 限定符序列（const、volatile，或 const 和 volatile 的组合），该序列出现在函数声明的参数列表之后。具有不同 cv 限定符序列（或没有序列）的函数具有不同的类型，因此可以相互重载。

在带 cv 限定符序列的函数体内，*this 是 cv 限定的，例如，在带 const 限定符的成员函数中，通常只能调用其他带 const 限定符的成员函数。如果应用了const_cast或通过不涉及this的访问路径，仍然可以调用不带 const 限定符的成员函数。

#include <vector>
 
struct Array
{
    std::vector<int> data;
    Array(int sz) : data(sz) {}
 
    // const member function
    int operator[](int idx) const
    {                     // the this pointer has type const Array*
        return data[idx]; // transformed to (*this).data[idx];
    }
 
    // non-const member function
    int& operator[](int idx)
    {                     // the this pointer has type Array*
        return data[idx]; // transformed to (*this).data[idx]
    }
};
 
int main()
{
    Array a(10);
    a[1] = 1;  // OK: the type of a[1] is int&
    const Array ca(10);
    ca[1] = 2; // Error: the type of ca[1] is int
}

带引用限定符的成员函数

隐式对象成员函数可以声明为不带引用限定符，带左值引用限定符（参数列表后的标记 &）或右值引用限定符（参数列表后的标记 &&）。在重载决议期间，带类 X 的 cv 限定符序列的隐式对象成员函数按以下方式处理：

  • 不带引用限定符：隐式对象参数的类型是 cv 限定 X 的左值引用，并且还允许绑定右值隐含对象参数
  • 左值引用限定符：隐式对象参数的类型是 cv 限定 X 的左值引用
  • 右值引用限定符：隐式对象参数的类型是 cv 限定 X 的右值引用
#include <iostream>
 
struct S
{
    void f() &  { std::cout << "lvalue\n"; }
    void f() && { std::cout << "rvalue\n"; }
};
 
int main()
{
    S s;
    s.f();            // prints "lvalue"
    std::move(s).f(); // prints "rvalue"
    S().f();          // prints "rvalue"
}

注意：与 cv 限定不同，引用限定不会改变this指针的属性：在右值引用限定函数中，*this 仍然是一个左值表达式。

 (C++11 起)

[编辑] 虚函数和纯虚函数

非静态成员函数可以声明为虚函数或纯虚函数。详情请参见虚函数和抽象类。

显式对象成员函数

对于未声明 cv 限定符或引用限定符的非静态非虚成员函数，其第一个参数（如果不是函数参数包）可以是显式对象参数（用前缀关键字 this 表示）

struct X
{
    void foo(this X const& self, int i); // same as void foo(int i) const &;
//  void foo(int i) const &; // Error: already declared
 
    void bar(this X self, int i); // pass object by value: makes a copy of “*this”
};

对于成员函数模板，显式对象参数允许推导类型和值类别，此语言特性称为“推导 this”

struct X
{
    template<typename Self>
    void foo(this Self&&, int);
};
 
struct D : X {};
 
void ex(X& x, D& d)
{
    x.foo(1);       // Self = X&
    move(x).foo(2); // Self = X
    d.foo(3);       // Self = D&
}

这使得可以消除 const 和非 const 成员函数的重复，请参阅数组下标运算符以获取示例。

在显式对象成员函数的函数体内，不能使用 this 指针：所有成员访问都必须通过第一个参数完成，就像在静态成员函数中一样

struct C
{
    void bar();
 
    void foo(this C c)
    {
        auto x = this; // error: no this
        bar();         // error: no implicit this->
        c.bar();       // ok
    }
};

指向显式对象成员函数的指针是普通的函数指针，而不是成员指针

struct Y 
{
    int f(int, int) const&;
    int g(this Y const&, int, int);
};
 
auto pf = &Y::f;
pf(y, 1, 2);              // error: pointers to member functions are not callable
(y.*pf)(1, 2);            // ok
std::invoke(pf, y, 1, 2); // ok
 
auto pg = &Y::g;
pg(y, 3, 4);              // ok
(y.*pg)(3, 4);            // error: “pg” is not a pointer to member function
std::invoke(pg, y, 3, 4); // ok
 (C++23 起)

[编辑] 特殊成员函数

有些成员函数是特殊的：在某些情况下，即使用户没有定义它们，编译器也会定义它们。它们是：

(C++11 起)
(C++11 起)

特殊成员函数以及比较运算符(C++20 起)是唯一可以被默认的函数，即使用 = default 而不是函数体来定义（详见其页面）。

[编辑] 注意

功能测试宏 值 标准 特性
__cpp_ref_qualifiers 200710L (C++11) ref-限定符
__cpp_explicit_this_parameter 202110L (C++23) 显式对象参数（推导 this）

[编辑] 示例

运行此代码
#include <exception>
#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
 
struct S
{
    int data;
 
    // simple converting constructor (declaration)
    S(int val);
 
    // simple explicit constructor (declaration)
    explicit S(std::string str);
 
    // const member function (definition)
    virtual int getData() const { return data; }
};
 
// definition of the constructor
S::S(int val) : data(val)
{
    std::cout << "ctor1 called, data = " << data << '\n';
}
 
// this constructor has a catch clause
S::S(std::string str) try : data(std::stoi(str))
{
    std::cout << "ctor2 called, data = " << data << '\n';
}
catch(const std::exception&)
{
    std::cout << "ctor2 failed, string was '" << str << "'\n";
    throw; // ctor's catch clause should always rethrow
}
 
struct D : S
{
    int data2;
    // constructor with a default argument
    D(int v1, int v2 = 11) : S(v1), data2(v2) {}
 
    // virtual member function
    int getData() const override { return data * data2; }
 
    // lvalue-only assignment operator
    D& operator=(D other) &
    {
        std::swap(other.data, data);
        std::swap(other.data2, data2);
        return *this;
    }
};
 
int main()
{
    D d1 = 1;
    S s2("2");
 
    try
    {
        S s3("not a number");
    }
    catch(const std::exception&) {}
 
    std::cout << s2.getData() << '\n';
 
    D d2(3, 4);
    d2 = d1;   // OK: assignment to lvalue
//  D(5) = d1; // ERROR: no suitable overload of operator=
}

输出

ctor1 called, data = 1
ctor2 called, data = 2
ctor2 failed, string was 'not a number'
2
ctor1 called, data = 3

[编辑] 缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 发布时的行为 正确的行为
CWG 194 C++98 非静态成员函数是否
可以与外围类同名		 添加了显式命名限制

[编辑] 另请参见

取自“https://cppreference.cn/mwiki/index.php?title=cpp/language/member_functions&oldid=180344”