C++中类的成员函数是如何调用this指针

起因

最近工作中遇到一个有趣的闪退问题，原因很简单，就是因为调用了一个空对象的成员函数。但是在dump的堆栈信息里发现程序终止的地方并不是函数刚开始，而是在函数内部执行很多语句后才终止，类似于：

class Example
{
	// 不重要的乱七八糟

	void DumpFunction(//稀奇古怪的参数)
	{
		代码甲
		代码乙
		代码丙
		...
		代码癸   <-  对，就在癸（gui）这里终止了
		...
	}

	// 也不重要的乱七八糟
}

Example* shit = new Example();
shit = NULL;
shit->DumpFunction(//稀奇古怪的参数)

按照自己之前的理解，既然是空指针调用成员函数，那应该在函数最开始的地方就直接终止了（因为对空指针进行了访问），不应该执行之后的语句，但是事实却是执行了一堆代码之后才终止，当时因为着急功能开发，所以忽略了这个问题，但是后续和潘大沟通的时候，潘大提供了一些信息并建议看看反汇编里进行了哪些操作，于是就有了这篇文章。

潘大的信息

C++对类的成员函数的实现相当于在C语言的函数功能上加了this指针，并且调用时默认传入，这样就变成了类的成员函数。这也就解释了为什么成员函数不占用类对象的字节空间。

分析

既然成员函数和类对象没关系，那如果我在函数中做各种操作，但是就是不调用this指针的话，那即使用空对象调用这个成员函数，也就应该不会有任何问题。测试了以下代码：

class Example
{
	int CanYouBoom(int fire,int yao)
	{
		int boom = fire + yao;
		return boom
	}
}

void main()
{
	Example* shit = NULL;
	shit->CanYouBoom(6,9);
}

果然没有崩溃。

探究

现在确定了从潘大处获取的信息是事实，但是究竟是咋实现的呢，this是到底咋传进去的，带着这个疑问，进行了以下的探究

测试代码

class Example
{
private:
    int m_smell = 0;

public:
    int LiuLianBoom(int ni_cai,int hao_wen_bu)
    {
        int xiang = ni_cai + hao_wen_bu;
        return xiang;
    }

    int ShitBoom(int ni_cai,int hao_wen_bu)
    {
        this->m_smell = 0;
        int xiang = ni_cai + hao_wen_bu;
        return xiang;
    }
};

int main()
{
    Example* shit = nullptr;
    shit->LiuLianBoom(1,2);
    shit->ShitBoom(3,4);
}

代码中Example的LiuLianBoom和ShitBoom成员函数只有“this->m_smell = 0;”的差异，其余都一样，那么编译后有什么区别呢，咱们可以通过反汇编来看下。

编译后进行反汇编

编译器这里用的g++编译器。在通过objdump命令对.o文件进行反汇编后得到如下信息（截取关键内容）

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
0:   55                      push   %rbp
1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
4:   48 83 ec 30             sub    $0x30,%rsp
8:   e8 00 00 00 00          call   d <main+0xd>
d:   48 c7 45 f8 00 00 00    movq   $0x0,-0x8(%rbp)
14:   00
15:   48 8b 45 f8             mov    -0x8(%rbp),%rax
19:   41 b8 02 00 00 00       mov    $0x2,%r8d
1f:   ba 01 00 00 00          mov    $0x1,%edx
24:   48 89 c1                mov    %rax,%rcx
27:   e8 00 00 00 00          call   2c <main+0x2c>
2c:   48 8b 45 f8             mov    -0x8(%rbp),%rax
30:   41 b8 04 00 00 00       mov    $0x4,%r8d
36:   ba 03 00 00 00          mov    $0x3,%edx
3b:   48 89 c1                mov    %rax,%rcx
3e:   e8 00 00 00 00          call   43 <main+0x43>
43:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
48:   48 83 c4 30             add    $0x30,%rsp
4c:   5d                      pop    %rbp
4d:   c3                      ret

Disassembly of section .text$_ZN7Example11LiuLianBoomEii:

0000000000000000 <_ZN7Example11LiuLianBoomEii>:
0:   55                      push   %rbp
1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
8:   48 89 4d 10             mov    %rcx,0x10(%rbp)
c:   89 55 18                mov    %edx,0x18(%rbp)
f:   44 89 45 20             mov    %r8d,0x20(%rbp)
13:   8b 55 18                mov    0x18(%rbp),%edx
16:   8b 45 20                mov    0x20(%rbp),%eax
19:   01 d0                   add    %edx,%eax
1b:   89 45 fc                mov    %eax,-0x4(%rbp)
1e:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
21:   48 83 c4 10             add    $0x10,%rsp
25:   5d                      pop    %rbp
26:   c3                      ret

Disassembly of section .text$_ZN7Example8ShitBoomEii:

0000000000000000 <_ZN7Example8ShitBoomEii>:
0:   55                      push   %rbp
1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
8:   48 89 4d 10             mov    %rcx,0x10(%rbp)
c:   89 55 18                mov    %edx,0x18(%rbp)
f:   44 89 45 20             mov    %r8d,0x20(%rbp)
13:   48 8b 45 10             mov    0x10(%rbp),%rax
17:   c7 00 00 00 00 00       movl   $0x0,(%rax)
1d:   8b 55 18                mov    0x18(%rbp),%edx
20:   8b 45 20                mov    0x20(%rbp),%eax
23:   01 d0                   add    %edx,%eax
25:   89 45 fc                mov    %eax,-0x4(%rbp)
28:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
2b:   48 83 c4 10             add    $0x10,%rsp
2f:   5d                      pop    %rbp
30:   c3                      ret

通过对比，发现两个函数只有：
13: 48 8b 45 10 mov 0x10(%rbp),%rax
17: c7 00 00 00 00 00 movl $0x0,(%rax)
这两行有区别，对这两行解释下。13行是将rbp寄存器中保存的地址偏移0x10(10进制为16)个字节后的地址写入rax寄存器，而17行的操作是将0值写入了rax寄存器保存的地址中去。所以，从反汇编结果看的话，0x10(%rbp)里保存的是this->m_smell地址。

但是this->m_smell的地址是如何保存到0x10(%rbp)这里的呢，这就需要看下8~f的代码，分别将rcx、edx、r8d三个寄存器的内容写入了0x10(%rbp)、0x18(%rbp)、0x20(%rbp)，那这三个寄存器的数据从哪里来的，可以参看

    d:   48 c7 45 f8 00 00 00    movq   $0x0,-0x8(%rbp)     对应了代码bitch = nullptr。
    14:   00
    15:   48 8b 45 f8             mov    -0x8(%rbp),%rax
    19:   41 b8 02 00 00 00       mov    $0x2,%r8d          将形参2传入r8d寄存器中。
    1f:   ba 01 00 00 00          mov    $0x1,%edx          传形参1传入edx寄存器中。
    24:   48 89 c1                mov    %rax,%rcx          将bitch指针本身的地址传入rcx中。