• C語(yǔ)言中，數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的操作（函數(shù)）是分開聲明的，這種程序方法被稱為程序性的；而在c++中，則是使用abstract data type（ADT）或class hierarchy的數(shù)據(jù)封裝
• c++對(duì)于結(jié)構(gòu)體和函數(shù)（不包含virtual和non-inline）的封裝并沒有增加布局成本，對(duì)于C++而言，在布局以及存取時(shí)間上主要的額外負(fù)擔(dān)是由virtual引起
  • virtual function
  • virtual base class

The c++ Object Model

• c++中，有兩種class data members：static and nonstatic，和三種class member functions：static、non-static and virtual

  

  目前成都創(chuàng)新互聯(lián)已為近1000家的企業(yè)提供了網(wǎng)站建設(shè)、域名、網(wǎng)頁(yè)空間、網(wǎng)站托管、服務(wù)器托管、企業(yè)網(wǎng)站設(shè)計(jì)、靜安網(wǎng)站維護(hù)等服務(wù)，公司將堅(jiān)持客戶導(dǎo)向、應(yīng)用為本的策略，正道將秉承"和諧、參與、激情"的文化，與客戶和合作伙伴齊心協(xié)力一起成長(zhǎng)，共同發(fā)展。

• 現(xiàn)有以下class聲明：

  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;
  }
  

• 此 class 可以通過三種object models表示

A Simple Object Model

• 一個(gè)object是一系列slots，每一個(gè)slots指向一個(gè)member，Members按其聲明順序，各被指定一個(gè)slot。每一個(gè)data member or function member都有自己的一個(gè)slot

• 目的：盡量減低C++ complier的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但會(huì)損失空間和執(zhí)行器的效率

  • 意義：應(yīng)用到c++的"指向成員的指針"觀念中

A Table-driven Object Model

• 將所有members的信息抽離出來放在一個(gè)member data table 和 一個(gè)member function table中，而class則含有指向這兩個(gè)table的pointer

• 意義：成為virtual function的一個(gè)方案

The c++ Object Model

• 此模型從A Simple Object Model派生而來，并對(duì)內(nèi)存空間和存取時(shí)間優(yōu)化
• Nonstatic data members被配置于每一個(gè)class object內(nèi)，static data members、Static function members、 nonstatic function members則被存放于個(gè)別的class object外。而用virtual functions來支持此model：
  • virtual tabel（vtbl）中存放一些指向由class生成的virtual functions的pointer
  • 每個(gè)class object安插一個(gè)指針（vptr），此指針指向相關(guān)的virtual table。而vptr的setting 和 resetting都有class里的constructor、destructor、copy assignment運(yùn)算符自動(dòng)完成。每個(gè)class關(guān)聯(lián)的type_info object（支持runtime type identification，RTTI）亦由virtual table指出，通常放于表格中的第一個(gè)slot
• 優(yōu)點(diǎn)：空間和存取時(shí)間效率高
• 缺點(diǎn)：若應(yīng)用程序本身未改變，而class內(nèi)的nonstatic data members有所修改，則應(yīng)用程序代碼需重新編譯

• c++支持單一繼承、多重繼承、虛擬繼承。虛擬繼承中，base class不管在繼承串鏈中被派生多少次，永遠(yuǎn)只存在一個(gè)實(shí)例subobject

A Keyword Distinction

• C++為了維護(hù)和C之間的兼容性，為此付出了很多犧牲

int (*pq) ();

• 當(dāng)語(yǔ)言無法區(qū)分此函數(shù)是declaration還是invocation時(shí)，需要一個(gè)超越語(yǔ)言范圍的規(guī)則，此規(guī)則會(huì)將此函數(shù)判斷為declaration
• struct的一個(gè)合理用途：將class object某個(gè)數(shù)據(jù)做封裝，達(dá)到與C的兼容的空間布局，只有composition才支持
• template并沒有兼容struct

An Object Distinction

• c++程序設(shè)計(jì)模型支持三種programming paradigms：
  • procedural model
  • abstract data type model
  • object-oriented model
• object-oriented model中，被指定的object的真實(shí)類型在每個(gè)特定執(zhí)行點(diǎn)前無法解析，只有通過pointer 和 reference才能完成；相反，abstract data type model中，所處理的是一個(gè)固體且單一類型的實(shí)例，真實(shí)類型早在編譯時(shí)期就已定義，因此速度更快且空間排布更緊湊，但沒有彈性
• c++用三種方法支持多態(tài)：
  • 經(jīng)由一組隱式轉(zhuǎn)化。如把derived class pointer轉(zhuǎn)化為public base type的pointer
  • 經(jīng)由virtual function機(jī)制
  • 經(jīng)由dynamic_cast和typeid運(yùn)算符
• 多態(tài)主要用途：由一個(gè)共同的接口影響類型封裝，此接口通常被定義在抽象的base class
• class object所需的內(nèi)存大?。?
  • nonstatic data members的總和大小
  • 任何由于alignment（將數(shù)值調(diào)整到某數(shù)倍數(shù)）的需求而padding的空間
  • 支持virtual產(chǎn)生的額外負(fù)擔(dān)

The Type of a Pointer

• "指針類型"告訴編譯器如何解釋目的地址中的內(nèi)容和大小，這也是為什么pointer和reference支持多態(tài)
• 我們并不知道void*指針涵蓋的地址空間，因此void*的指針只含有一個(gè)地址，且不能操作所指向的object
• cast本質(zhì)上是編譯器指令，它并不改變指針?biāo)牡刂?，而只影?所指內(nèi)存的大小和其內(nèi)容"的解釋方式

Adding Polymorphism

class A
{
    public:
    	virtual action1();
    ...
}


class B : public A
{
    //以下皆為B獨(dú)有
    public:
    	...
    	void rotate();
    
    protected:
    	enum action2 {...};
    	int n;
}

B b;
A* p1 = &b;
B* p2 = &b;

• 顯然，我們并不不能用p1處理A以外的members，唯一方法是通過virtual

  //以下都可行
  (static_cast<B*> (p1))->n;
  
  if( B*p3 = dynamic_cast<B*>(p1) )	//此為run-time operation,成本較高
      p3->n;
  

p1->action1()

• p1將在編譯器決定以下兩點(diǎn)：
  • 固定的可用接口
  • 此接口的access level

B b;
A a1 = b;	//造成sliced

a1.action1();	//調(diào)用A中的

• 為什么a1中的vptr不會(huì)指向b的virtual table?
  • 編譯器需確保若object含有一個(gè)或一個(gè)以上的vptrs，這些vptrs內(nèi)容不會(huì)被base class object初始化或改變
• 為什么action1()依舊是調(diào)用的A的？
  • 多態(tài)并不適用于直接存取objects

分享名稱：c++對(duì)象模型
文章地址：http://chinadenli.net/article12/dsoiidc.html

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