第一章：关于对象

加上封装后的布局：

如果C++class和C struct含有相同数据成员，那么C++class并没有增加成本。因为，C++ class中的成员函数不出现在object中（non-inline 成员函数只会诞生一个实例，而inline函数则会在调用该C++ Class的文件模块中产生一个实例）,所以C++支持的封装性质并未带来任何空间或执行期的不良后果。

C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual引起的（包括虚函数机制和虚基类），此外多重继承下也会有额外负担（发生在一个子类和它的第二个或后继基类之间的转换时）。

1.1C++对象模型（书中写的是模式）

C++包含两种数据成员（static和nonstatic）和三种成员函数（static,nonstatic和virtual）。

C++对象模型：

Bjarne Stroustrup博士（C++之父，C++语言的创始人，著有《The C++ Programming Language》，《The Design and Evolution of C++》）将Nonstatic data members放在每一个classobject内，static data members放在class object之外，static和nonstatic function members也放在class object之外。virtualfunctions则以两个步骤支持：1.每个class产生出一堆指向virtual functions的指针，放在表格之中，这个表格成为 virtual table（简称vtbl）。2.每个class object被安插一个指针（称为vptr），指向相关的virtual table。vptr的设定和重置都由每一个class的constructor、destructor和copy assignment运算符自动完成（第五章讨论）。每一个class所关联的type_info object（用以支持runtime type identification， RTTI）也经常由virtual table被指出来，通常放在表格的第一个slot。

例如有以下一个类Point:

class Point{

public:

Point(floatxval);

virtual~Point();

floatx() const;

staticint PointCount();

private:

virtualostream&

print(ostream &os ) const;

float _x;

static int_point_count;

} ;

则下图表示C++ 对象模型应用在Point类上。

这个模型的主要优点在于空间和存取时间的效率；缺点是如果应用程序代码本省未曾该表，但所用到的class object的nonstatic data member有所改变，那么那些应用层序也得重新编译。

加上继承：

C++最初采用的继承模型并不运用任何间接性：base class subobject的data members被直接放置于derived classobject中。优点：提供base class members最紧凑而且最有效率的存取；缺点：baseclass members的任何改变，任何用到该base class或该base class的derivedclass object都需要重新编译。

C++2.0之后导入virtualbase class，需要一些间接的base class表现方法：virtual base class的原始模型在classobject中为每一个有关联的virtual base class加上一个指针，或者在classobject中导入virtual base class table，又或者扩充原已存在的virtual table，以便维护每一个virtualbase class的位置。

对象模型如何影响程序：

不同的对象模型会导致“现有的程序代码必须修改”以及“必须加入新的程序代码”两个结果。

例如下面这个函数，其中class X定义了一个copy contructor、一个virtualdestructor和一个virtual function foo:

X foobar(){

X xx;

X *px = new X;

//foo()是一个虚函数

xx.foo();

px->foo();

delete px;

return xx;

};

这个函数有可能在内部转化为：

Void foobar( X &_result ){ //此处&为引用

//构造_result

_result.X::X();

//扩展X *px = new X;

px = _new( sizeof( X ) );

if( px != 0 )

px->X::X();

//扩展xx.foo() 但不使用virtual机制

foo(& _result); //此处&为取地址符

//使用virtual扩展px->foo()

( *px->vtbl[ 2 ] )( px );

//扩展delete px;

( *px->vtbl[ 1 ] )( px );

_delete( px );

return;

}

下图可解决 *px->vtbl[ 1 ] 和 *px->vtbl[2 ] 的含义。

1.2 关键词所带来的差异

略

1.3对象的差异：

C++程序支持三种模型

1．程序模型：像C程序一样

2．抽象数据类型模型（也被称为object-based OB）：有封装，但没有多态和继承。比如string

3．面向对象模型（object- oriented OO）：有封装，多态，继承

C++以下列方式支持多态：

1.由一组隐式的转化操作：父类指针指向子类对象，或父类引用类型引用子类对象

2.经由虚函数机制

3.经由dynamic_cast和typeid运算符

一个class object需要的内存一般而言由三部分组成：

1.其nonstatic data members的总和大小（包括父类的nonstaticdata members）

2.加上任何由于alignment而需要的填充空间。（alignment就是将数值调整到某数的倍数。在32位计算机上，alignment为4bytes，以使运算量达到最高效率）

3.加上为了支持virtual而由内部产生的任何额外负担

指针的类型：

“指针类型”会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小。

如：有一个对象有两个数据成员，类型分别为int和string，还有一个指向该对象的指针，则该指针将涵盖12bytes内存空间。（因为int占四个，string占8个包括一个字符指针和一个表示长度的整数）；如果该对象有虚函数，则指向该对象的指针还要加4bytes,因为该对象会含有一个vptr指针。

我们不知道void*指针将涵盖怎样的地址空间，这就是void*只能够支持一个地址，而不能够通过它操作所指object的原因。

加上多态之后：

用一个父类指针指向一个子类对象，则这个指针所涵盖的地址只包含子类对象中的父类部分。可以用dynamic_cast和static_cast将父类指针转换为子类指针。

一个指针或引用之所以支持多态，是因为它们并不引发内存中任何“与类型有关的内存委托操作”；会受到改变的，只有它们所指向对象的内存的“大小和内容的解释方式”。

然而，如果将子类对象赋值给父类对象，子类对象的子类部分会被切割，父类部分保留。于是多态不在呈现。而一个严格的编译器可以在编译时期解析虚函数，但编译时期的虚函数为静态虚函数，也就是父类的虚函数，所以回避了virtual机制（在运行期解析的虚函数为指针所指对象的虚函数）。