【深度探索C++对象模型】第四章 Function语意学

C++要求非静态成员函数必须要和一般的非成员函数具有相同的效率。采取的措施是通过以下步骤将成员函数实例转换为对等的非成员函数实例：

改写函数的原型（signature）以安插一个额外的参数this到成员函数中，用以提供一个存取管道
将每一个对非静态成员变量的存取操作改为经由this来存取
将成员函数重新写成一个外部函数，将函数名称经过“mangling”处理，使其在程序中成为独一无二的词汇，这个矫正操作不包含函数的返回值
关于mangling操作，即name mangling(名称的特殊处理)操作有一个成熟的规则：
- 成员函数的名称前面加上class的名称
- 为了应付重载，再在后面加上参数链表，记住，返回值并不作为参考

我们假设foo()是一个虚函数，那么以下的调用：

  
  ptr->foo()

将被内部转化为：

  
  (*ptr->vptr[1])(ptr)

其中vptr表示由编译器产生的指针，指向virtual table，注意一个class内可能含有多个vptrs。但是对于以下调用：

  
  obj.foo()

如果编译器将其转换为上面一样的调用，虽然语意正确，但是没有必要。因为由对象直接调用不会产生多态，在编译期间即可决议，即这种操作应该总是被编译器像对待一般非静态成员函数一样加以决议——重写函数原型，转换为同等的非成员函数调用。这就是为什么即使覆盖了虚函数表，用对象调用虚函数也不会产生多态的原因。

其实只要注意静态成员函数没有this指针，其它的转换操作和非静态是一样的，以下特性都是根据此特性来的：

a.不能直接存取其class的非静态成员

b.不能被声明为const、volatile、virtual，因为这些都需要this指针来支持

c.不需要经由class object才被调用

在C++中，多态表示“以一个public base class的指针（或reference），寻址出一个drived class object”的意思。例如下面声明：

  
  Point *ptr;
  ptr=new Point2d;

ptr的多态机能主要扮演一个输送机制的角色，经由它，我们可以在程序的任何地方采用一组public derived类型。这种多态形式被称为消极的（passive），可以在编译期完成——virtual base class的情况除外。当被指出的对象真正被使用时，多态也就变成积极的（active）了。

执行期需要正确调用virtual function需要知道:

单一继承下Virtual Table布局：

如下图所示继承关系：

  
  class base1{ ... };  
  class base2{ ... };  
  class derived:public base1,public base2{ ... };

派生类支持虚函数的困难度，统统落在了base2的身上。base1的多态是毫无困难的，因为base1的内容在派生类的上方，可以使得完美表现多态，而base2就悲剧了，在中间，想要支持多态，有点困难，比如下面的例子：

  
  base2 *pbase2 = new derived;  
  //编译器会产生以下代码  
  derived *temp = new derived;  
  base2 *pbase2 = temp?temp+sizeof(base1):0

因为编译器要确保派生类能够表现的和基类一样，“is a”关系。当程序员需要删除pbase2指针的时候，指针必须再一次调整，以之处完整对象的起始点。

多重继承下，一个drived class内含n-1个额外的virtual tables，n表示其上一层base class的个数（因此，单一继承将不会有额外的virtual tables）。对于本例的Drivered而言，会有两个virtual tables被编译器产生出来：

对于每一个virtual tables，Drivered对象中有对应的vptr。vptrs将在constructor(s)中被设立初值。

下图为本例Virtual Table的布局：

在C++中，我们并不能强迫将任何函数都变成lnline，虽然有inline这个关键字，但这只是个请求，编译器并不一定会接受。一般而言，处理一个内联函数有两个阶段：

分析函数定义，以决定函数的“intrinsic inline ability”，即判断函数的复杂程度，申明为内联是否合算；（要求其执行成本比一般函数调用及返回机制所带来的负荷低）
真正的内联函数扩展操作是在调用的那一点上，这会带来参数的求值操作和临时性对象的管理。