指向类数据成员“:*”的指针

它是一个“指向成员的指针”-下面的代码说明了它的用法:

#include <iostream>
using namespace std;

class Car
{
    public:
    int speed;
};

int main()
{
    int Car::*pSpeed = &Car::speed;

    Car c1;
    c1.speed = 1;       // direct access
    cout << "speed is " << c1.speed << endl;
    c1.*pSpeed = 2;     // access via pointer to member
    cout << "speed is " << c1.speed << endl;
    return 0;
}

至于 为什么?

编辑: 我想不出一个令人信服的方法来使用指向成员数据的指针。指向成员函数的指针可以在可插拔的体系结构中使用,但再一次在一个小空间中生成一个示例让我感到失望。下面是我最好的(未经测试的)尝试-一个Apply函数,它可以做一些预处理&将用户选择的成员函数应用于对象之前的后处理:

void Apply( SomeClass * c, void (SomeClass::*func)() ) {
    // do hefty pre-call processing
    (c->*func)();  // call user specified function
    // do hefty post-call processing
}

括号 c->*func ->* 运算符的优先级低于函数调用运算符。

#include <iostream>

class bowl {
public:
    int apples;
    int oranges;
};

int count_fruit(bowl * begin, bowl * end, int bowl::*fruit)
{
    int count = 0;
    for (bowl * iterator = begin; iterator != end; ++ iterator)
        count += iterator->*fruit;
    return count;
}

int main()
{
    bowl bowls[2] = {
        { 1, 2 },
        { 3, 5 }
    };
    std::cout << "I have " << count_fruit(bowls, bowls + 2, & bowl::apples) << " apples\n";
    std::cout << "I have " << count_fruit(bowls, bowls + 2, & bowl::oranges) << " oranges\n";
    return 0;
}

这里要注意的是传递给count_fruit的指针。这样就不用编写单独的count_apples和count_oranges函数。

// say this is some existing structure. And we want to use
// a list. We can tell it that the next pointer
// is apple::next.
struct apple {
    int data;
    apple * next;
};

// simple example of a minimal intrusive list. Could specify the
// member pointer as template argument too, if we wanted:
// template<typename E, E *E::*next_ptr>
template<typename E>
struct List {
    List(E *E::*next_ptr):head(0), next_ptr(next_ptr) { }

    void add(E &e) {
        // access its next pointer by the member pointer
        e.*next_ptr = head;
        head = &e;
    }

    E * head;
    E *E::*next_ptr;
};

int main() {
    List<apple> lst(&apple::next);

    apple a;
    lst.add(a);
}

下面是我正在研究的一个真实示例,来自信号处理/控制系统:

假设您有一些表示正在收集的数据的结构:

struct Sample {
    time_t time;
    double value1;
    double value2;
    double value3;
};

现在假设将它们填充到向量中:

std::vector<Sample> samples;
... fill the vector ...

double Mean(std::vector<Sample>::const_iterator begin, 
    std::vector<Sample>::const_iterator end,
    double Sample::* var)
{
    float mean = 0;
    int samples = 0;
    for(; begin != end; begin++) {
        const Sample& s = *begin;
        mean += s.*var;
        samples++;
    }
    mean /= samples;
    return mean;
}

...
double mean = Mean(samples.begin(), samples.end(), &Sample::value2);

注释编辑于2016/08/05,用于更简洁的模板功能方法

template<typename Titer, typename S>
S mean(Titer begin, const Titer& end, S std::iterator_traits<Titer>::value_type::* var) {
    using T = typename std::iterator_traits<Titer>::value_type;
    S sum = 0;
    size_t samples = 0;
    for( ; begin != end ; ++begin ) {
        const T& s = *begin;
        sum += s.*var;
        samples++;
    }
    return sum / samples;
}

struct Sample {
    double x;
}

std::vector<Sample> samples { {1.0}, {2.0}, {3.0} };
double m = mean(samples.begin(), samples.end(), &Sample::x);

编辑-以上代码对性能有影响

您应该注意,正如我很快发现的,上面的代码有一些严重的性能影响。总结是,如果要计算时间序列的总结统计信息,或计算FFT等,则应将每个变量的值连续存储在内存中。否则,对序列进行迭代将导致检索到的每个值的缓存未命中。

struct Sample {
  float w, x, y, z;
};

std::vector<Sample> series = ...;

float sum = 0;
int samples = 0;
for(auto it = series.begin(); it != series.end(); it++) {
  sum += *it.x;
  samples++;
}
float mean = sum / samples;

在许多体系结构上,一个 Sample 将填充缓存线。因此,在循环的每次迭代中,一个样本将从内存中拉入缓存。将使用缓存线中的4个字节,其余字节将被丢弃,下一次迭代将导致另一次缓存丢失、内存访问等。

这样做更好:

struct Samples {
  std::vector<float> w, x, y, z;
};

Samples series = ...;

float sum = 0;
float samples = 0;
for(auto it = series.x.begin(); it != series.x.end(); it++) {
  sum += *it;
  samples++;
}
float mean = sum / samples;

现在,当从内存加载第一个x值时,接下来的三个x值也将加载到缓存中(假设适当对齐),这意味着您不需要为接下来的三个迭代加载任何值。

通过在eg SSE2体系结构上使用SIMD指令,可以进一步改进上述算法。然而,这些都是有效的 如果这些值在内存中都是连续的,并且您可以使用一条指令将四个样本加载到一起(在以后的SSE版本中会有更多)。

您可以稍后在上访问此成员 任何

int main()
{    
  int Car::*pSpeed = &Car::speed;    
  Car myCar;
  Car yourCar;

  int mySpeed = myCar.*pSpeed;
  int yourSpeed = yourCar.*pSpeed;

  assert(mySpeed > yourSpeed); // ;-)

  return 0;
}

请注意,您确实需要一个实例来调用它,因此它不像委托那样工作。
它很少使用,在我的一生中,我可能需要它一两次。

通常,使用接口(即C++中的纯基类)是更好的设计选择。

IBM 有更多关于如何使用这个的文档。简单地说,您使用指针作为类的偏移量。除了它们引用的类之外,不能使用这些指针,因此:

  int Car::*pSpeed = &Car::speed;
  Car mycar;
  mycar.*pSpeed = 65;

它使得以统一的方式绑定成员变量和函数成为可能。以下是您的汽车类的示例。更常见的用法是绑定 std::pair::first ::second 在地图上使用STL算法和Boost时。

#include <list>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <boost/lambda/lambda.hpp>
#include <boost/lambda/bind.hpp>


class Car {
public:
    Car(int s): speed(s) {}
    void drive() {
        std::cout << "Driving at " << speed << " km/h" << std::endl;
    }
    int speed;
};

int main() {

    using namespace std;
    using namespace boost::lambda;

    list<Car> l;
    l.push_back(Car(10));
    l.push_back(Car(140));
    l.push_back(Car(130));
    l.push_back(Car(60));

    // Speeding cars
    list<Car> s;

    // Binding a value to a member variable.
    // Find all cars with speed over 60 km/h.
    remove_copy_if(l.begin(), l.end(),
                   back_inserter(s),
                   bind(&Car::speed, _1) <= 60);

    // Binding a value to a member function.
    // Call a function on each car.
    for_each(s.begin(), s.end(), bind(&Car::drive, _1));

    return 0;
}

您可以使用指向(同构)成员数据的指针数组来启用双命名成员(即x.data)和数组下标(即x[idx])接口。

#include <cassert>
#include <cstddef>

struct vector3 {
    float x;
    float y;
    float z;

    float& operator[](std::size_t idx) {
        static float vector3::*component[3] = {
            &vector3::x, &vector3::y, &vector3::z
        };
        return this->*component[idx];
    }
};

int main()
{
    vector3 v = { 0.0f, 1.0f, 2.0f };

    assert(&v[0] == &v.x);
    assert(&v[1] == &v.y);
    assert(&v[2] == &v.z);

    for (std::size_t i = 0; i < 3; ++i) {
        v[i] += 1.0f;
    }

    assert(v.x == 1.0f);
    assert(v.y == 2.0f);
    assert(v.z == 3.0f);

    return 0;
}

class Algorithm
{
public:
    Algorithm() : m_impFn( &Algorithm::implementationA ) {}
    void frequentlyCalled()
    {
        // Avoid if ( using A ) else if ( using B ) type of thing
        (this->*m_impFn)();
    }
private:
    void implementationA() { /*...*/ }
    void implementationB() { /*...*/ }

    typedef void ( Algorithm::*IMP_FN ) ();
    IMP_FN m_impFn;
};

显然,只有当您觉得代码受到了足够的冲击,以至于if语句减慢了事情的完成时(例如,深入到某个密集算法的内部),这才是实际有用的。我仍然认为它比if语句更优雅,即使在没有实际用途的情况下,但这只是我的观点。

指向类的指针不可用 真实的 由于静态成员不与任何对象关联,因此指向成员的指针不能指向任何静态成员(数据或函数) 考虑以下事项:

class x {
public:
    int val;
    x(int i) { val = i;}

    int get_val() { return val; }
    int d_val(int i) {return i+i; }
};

int main() {
    int (x::* data) = &x::val;               //pointer to data member
    int (x::* func)(int) = &x::d_val;        //pointer to function member

    x ob1(1), ob2(2);

    cout <<ob1.*data;
    cout <<ob2.*data;

    cout <<(ob1.*func)(ob1.*data);
    cout <<(ob2.*func)(ob2.*data);


    return 0;
}

资料来源:完整的参考C++ Herbert Schildt第四版

下面是一个指向数据成员的指针可能很有用的示例:

#include <iostream>
#include <list>
#include <string>

template <typename Container, typename T, typename DataPtr>
typename Container::value_type searchByDataMember (const Container& container, const T& t, DataPtr ptr) {
    for (const typename Container::value_type& x : container) {
        if (x->*ptr == t)
            return x;
    }
    return typename Container::value_type{};
}

struct Object {
    int ID, value;
    std::string name;
    Object (int i, int v, const std::string& n) : ID(i), value(v), name(n) {}
};

std::list<Object*> objects { new Object(5,6,"Sam"), new Object(11,7,"Mark"), new Object(9,12,"Rob"),
    new Object(2,11,"Tom"), new Object(15,16,"John") };

int main() {
    const Object* object = searchByDataMember (objects, 11, &Object::value);
    std::cout << object->name << '\n';  // Tom
}

假设你有一个结构。该结构的内部是 *两个类型相同但含义不同的变量

struct foo {
    std::string a;
    std::string b;
};

foo 容器中的容器:

// key: some sort of name, value: a foo instance
std::map<std::string, foo> container;

好的,现在假设您从不同的源加载数据,但是数据以相同的方式呈现(例如,您需要相同的解析方法)。

你可以这样做:

void readDataFromText(std::istream & input, std::map<std::string, foo> & container, std::string foo::*storage) {
    std::string line, name, value;

    // while lines are successfully retrieved
    while (std::getline(input, line)) {
        std::stringstream linestr(line);
        if ( line.empty() ) {
            continue;
        }

        // retrieve name and value
        linestr >> name >> value;

        // store value into correct storage, whichever one is correct
        container[name].*storage = value;
    }
}

std::map<std::string, foo> readValues() {
    std::map<std::string, foo> foos;

    std::ifstream a("input-a");
    readDataFromText(a, foos, &foo::a);
    std::ifstream b("input-b");
    readDataFromText(b, foos, &foo::b);
    return foos;
}

在这一点上,呼叫 readValues()

template <typename T>
template <typename U>
shared_ptr<T>::shared_ptr(const shared_ptr<U>, T U::*member);

那个构造函数有什么好处

struct foo {
    int ival;
    float fval;
};

如果您已向foo提供了共享的\u ptr,则可以使用该构造函数检索其成员ival或fval的共享\u ptr:

auto foo_shared = std::make_shared<foo>();
auto ival_shared = std::shared_ptr<int>(foo_shared, &foo::ival);

如果希望传递指针foo_shared->ival到某个需要共享\u ptr的函数

https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/shared_ptr

指向成员的指针是C++的类型安全等价物 offsetof() ,在中定义 stddef.h class 或 struct . 虽然 也可以用C++中的某些简单的类来使用,它对于一般情况来说是非常失败的,尤其是对于虚拟基类。因此,向标准中添加了指向成员的指针。它们还提供了更简单的语法来引用实际字段:

struct C { int a; int b; } c;
int C::* intptr = &C::a;       // or &C::b, depending on the field wanted
c.*intptr += 1;

这比:

struct C { int a; int b; } c;
int intoffset = offsetof(struct C, a);
* (int *) (((char *) (void *) &c) + intoffset) += 1;

至于为什么要使用 抵销额() How does the C offsetof macro work?

使用指向成员的指针,我们可以编写这样的通用代码

template<typename T, typename U>
struct alpha{
   T U::*p_some_member;
};

struct beta{
   int foo;
};

int main()
{

   beta b{};

   alpha<int, beta> a{&beta::foo};

   b.*(a.p_some_member) = 4;

   return 0;
}

我爱这个世界 * & 操作员:

struct X 
{ 
    int a {0}; 
    int *ptr {NULL};

    int &fa() { return a; }
    int *&fptr() { return ptr; }
};

int main(void) 
{
    X x;
    int X::*p1 = &X::a;     // pointer-to-member 'int X::a'. Type of p1 = 'int X::*'
    x.*p1 = 10;

    int *X::*p2 = &X::ptr;  // pointer-to-member-pointer 'int *X::ptr'. Type of p2 = 'int *X::*' 
    x.*p2 = nullptr;
    X *xx;
    xx->*p2 = nullptr;

    int& (X::*p3)() = X::fa; // pointer-to-member-function 'X::fa'. Type of p3 = 'int &(X::*)()'
    (x.*p3)() = 20; 
    (xx->*p3)() = 30;

    int *&(X::*p4)() = X::fptr;  // pointer-to-member-function 'X::fptr'. Type of p4 = 'int *&(X::*)()'
    (x.*p4)() = nullptr; 
    (xx->*p4)() = nullptr;
}

我认为只有当成员数据相当大(例如,另一个相当大的类的对象)并且您有一些只对该类的对象进行引用的外部例程时,您才会希望这样做。您不想复制成员对象,因此这允许您传递它。

只是为@anon's&添加一些用例@Oktalist的回答是,这里有一个关于成员函数指针和成员数据指针的阅读材料。

https://www.dre.vanderbilt.edu/~schmidt/PDF/C++-ptmf4.pdf