指向类数据成员"::*"的指针

我遇到了这个奇怪的代码片段，它编译得很好:

class Car
{
    public:
    int speed;
};

int main()
{
    int Car::*pSpeed = &Car::speed;
    return 0;
}

为什么c++有这个指针指向类的非静态数据成员?在实际代码中，这个奇怪的指针有什么用呢?

当前回答

下面是我现在正在研究的一个现实世界的例子，来自信号处理/控制系统:

假设你有一些表示你正在收集的数据的结构:

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

现在假设你把它们放到一个向量中:

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

现在假设你想计算一个变量在一定范围内的某个函数(比如均值)，你想把这个均值计算分解成一个函数。指向成员的指针使它变得简单:

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2016/08/05以获得更简洁的模板函数方法

当然，你可以用模板来计算任何前向迭代器和任何值类型的均值，这些值类型支持与自身相加和除以size_t:

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-上面的代码具有性能影响

您应该注意，正如我很快发现的那样，上面的代码有一些严重的性能影响。总的来说，如果你在计算一个时间序列的摘要统计量，或者计算FFT等，那么你应该在内存中连续存储每个变量的值。否则，遍历该系列将导致检索到的每个值缓存失败。

考虑这段代码的性能:

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实例将填满一条缓存线。因此，在循环的每次迭代中，将从内存中取出一个样本到缓存中。缓存线中的4个字节将被使用，其余的将被丢弃，下一次迭代将导致另一个缓存丢失、内存访问等等。

这样做会更好:

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，当第一个x值从内存中加载时，接下来的三个x值也将加载到缓存中(假设适当的对齐)，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SSE2体系结构上使用SIMD指令，可以进一步改进上述算法。但是，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一起加载四个样本(后续的SSE版本中会有更多)，那么这些方法就会工作得更好。

YMMV -设计适合你的算法的数据结构。

2010-11-02 13:17:26

其他回答

IBM有更多关于如何使用它的文档。简单地说，您使用指针作为类的偏移量。你不能在它们所指向的类之外使用这些指针，所以:

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

It seems a little obscure, but one possible application is if you're trying to write code for deserializing generic data into many different object types, and your code needs to handle object types that it knows absolutely nothing about (for example, your code is in a library, and the objects into which you deserialize were created by a user of your library). The member pointers give you a generic, semi-legible way of referring to the individual data member offsets, without having to resort to typeless void * tricks the way you might for C structs.

2009-03-22 09:13:18

我喜欢*和&运算符:

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;
}

事实上，只要成员是公共的或静态的，所有都是真的

2021-11-01 14:38:35

你以后可以在任何实例上访问这个成员:

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。它很少被使用，我这么多年来可能用过一两次。

通常使用接口(即c++中的纯基类)是更好的设计选择。

2009-03-22 09:10:20

这是我能想到的最简单的例子，它传达了这个特性很少相关的情况:

#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;
}

这里需要注意的是传递给count_fruit的指针。这样就不必单独编写count_apples和count_oranges函数。

2011-04-29 16:05:59