《深度探索c++对象模型》笔记

news2024/9/25 1:18:35

非原创,在学习

1 关于对象(Object Lessons)

这里最开始从C语言的结构体引出C++中的”抽象数据类型(ADT)“。

而加上封装之后,布局成本没有增加,三个data member直接内含在每一个class object之中,就像

C struct的情况一样,而member functions虽然含在class的声明之内,却不出现在object 之中。每

一个non-inline member function只会诞生一个函数实体。

至于每一个“拥有零个或一个定义”的inline function 则会在其每一个使用者(模块)身上产生一个函

数实体Point3d支持封装性质,这一点并未带给它任何空间或执行期的不良回应。你即将看到,

C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual 引起,包括:

  • virtual function机制用以支持一个有效率的“执行期绑定”( runtime binding) .
  • virtual base class用以实现“多次出现在继承体系中的 baseclass,有一个单一而被共享的实体”。

这里主要在说C++的内存结构。

1.1 C++对象模式(The C++ Object Model)

在c++中有两种成员变量:静态的数据成员(static)、非静态的数据成员(nonstatic)

有三种成员函数:静态的函数(static)非静态的函数(nonstatic)虚函数(virtual)

#include <iostream>
using  std::ostream;

class Point {
    public:
    Point(float xval);                            // 构造函数
    virtual ~Point();                             // 虚析构函数

    float x() const;                              // 非静态函数(只读)
    static int PointCount();                      // 静态函数

protected:
    virtual ostream& print(ostream& os) const;    // 虚函数(只读)

    float _x;                                     // 非静态变量
    static int _point_count;                      // 静态变量
} ;


int main(int argc, char** argv) {


    system("pause");
    return 0;
}

简单对象模型(A Simple Object Model)

在这个简单模型中,一个object是一系列的slots,每一个slot指向一个members。Members按其声

明次序,各被指定一个slot。每一个data member或function member都有自己的一个slot,如图所

示:

虽然这个模型并没有被应用于实际产品上,不过关于索引或slot数目的观念,倒是被应用到C++的

“指向成员的指针”( pointer-to-member)观念之中,

表格驱动对象模型(A Table-driven Object Model)

为了对所有classes 的所有objects都有一致的表达方式,另一种对象模型是把所有与members相关

的信息抽出来,放在一个data member table和一个member function table 之中,class object本

身则内含指向这两个表格的指针。Member function table是一系列的 slots,每一个slot 指出一个

member function;Data member table 则直接含有 data本身,如图所示:

虽然这个模型也没有实际应用于真正的 C++编译器身上,但member function table这个观念却成

为支持virtual functions的一个有效方案。

C++对象模型(The C++ Object Model)

在此模型中,Nonstatic datamembers被配置于每一个class object之内,static data members则被

存放在所有的 class object之外.Static和 nonstatic function members也被放在所有的 classobject之

外.Virtual functions 则以两个步骤支持之:

1.每一个class产生出一堆指向virtual functions的指针,放在表格之中.这个表格被称为virtue!

table ( vtbl) .

2.每一个class objcct被添加了一个指针,指向相关的 virtual table。通常这个指针被称为 pte. vptr

的设定( setting)和重置( resetting)都由每一个cisss的 coris:ructar . destructor 和 copy

assignment运算符自动完成(我籽在第5章讨论)。每个class所关联的 type_info object(用以支

持runtime type identification,RTTI)也经由virtual table被指出来,通常是放在表格的第一个slot

处。

详见:c++对象模型_StudyWinter的博客-CSDN博客
 

 上图明C++对象模型如何应用于前面所说的 Point class身上.这个模型的主要优点在于它的空间

和存取时间的效率;主要缺点则是,如果应用程序代码本身未曾改变,但所用到的 class objects 的

nonstatic data members有所修改(可能是增加、移除或更改),那么那些应用程序代码同样得重

新编译.关于这点,前述的双表格模型就提供了较大的弹性,因为它多提供了-一层间接性,不过

它也因此付出空间和执行效率两方面的代价就是了。


 


 

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