一:C++对象模型(The C++ Object Model)
1:不带继承的C++对象模型
在C++中,有两种class data members: static 和 nonstatic,以及三种Class member functions : static,nonstatic和virtual。
比如下面的class Point 声明
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | class Point { public : Point( float xval); virtual ~Point(); float x() const ; static int PointCount(); protected : virtual ostream& print(ostream &os) const ; float _x; static int _point_count; }; |
这个class Point 在机器中将会被怎么样的表现呢?我们的编译器如何模塑出各种data members 和 function members 呢?
如上图,在C++模型中,Nonstatic data members 被配置于每一个class object 之内,static data members则被放置于所有的class object 之外,Static 和 nonstatic function members 也被放在所有的class object 之外。
而对于Virtual functions ,首先每一个class 产生出一堆指向virtual functions 的指针,放在表格之中,这个表格被称之为virtual table;然后,每一个class object 被添加了一个指向这个virtual functions表格的指针。而在运行时候表现出来的多态也是由这个virtual functions的指针支持,在随后的笔记中我们会讲到。
2:加上继承(Adding Inheritance)
C++ 支持单继承和多继承。例如
class Library_materials {...};
class Book : public Library_materials {.....};
class Rental_book :public Book {...}; ....单继承模型
class iostream :
public istream,
public ostream{...};
class istream :virtual pubulic ios {...};
class ostream : virtual public ios {...}; ....多继承模型
在虚拟继承中,base class 不论被继承串联中被派生多少次,永远只会存在一个实体,virtual 虚拟 即共享的意思。所有的派生类共享这一个base class 实体。
多继承结构中,derived class 塑造base class 模型呢,他沿用的是对virtual functions 的方法,即每一个class object 内含有一个vptr(即志向 base class table的指针) 于是就有了下图:
二: 对象模型如何影响程序
看下面的程序:其中class X定义了一个copy constructor,一个virtual destructor 和 一个virtual function foo:
X foobar() { X xx; X *px = new X(); //foo() 是一个virtual function xx.foo(); px->foo(); delete px; return xx; } |
上面这个函数将被转换成如下的函数:
1 void foobar(X &_result) 2 { 3 //构造 _result 4 //_result 来替换 local xx .... 5 _result.X::X(); 6 7 //扩展 X *px = new X() 8 px = _new(sizeof(X)); 9 if(px != 0)10 px->X::X();11 12 //扩展 xx.foo() 但是不使用virtual 机制13 // 以 _result 取代 xx14 foo( &_result);15 16 //使用virtual 机制扩展 px->foo()17 (*px->vtbl[2]) (px);18 19 //扩展 delete px20 if( px != 0)21 {22 ( *px->vtbl[1])(px);23 _delete (px);24 }25 26 return ;27 }
这个扩展的函数中,使用vtbl 去扩展对virtual 函数的调用,可以让大家更明白virtual function table对程序产生的影响,参照这个模型的设计,我们也可以去扩展vptr(指向virtual base class的指针)。有兴趣的网友可以去扩展下。
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