引入
- 下面的Point3d是一个类，我们有一个问题：影响x的存取效率的因素有哪些？
Point3d origin;
origin.x=0.0;
- 下面我们有分别定义了类对象的变量形式与指针形式，那么通过origin和pt对数据成员存取有什么差异吗？
Point3d origin,*pt=&origin;
origin.x=0.0;
pt->x=0.0;
- 本文来讲解对数据成员的存取因素有哪些、以及存取成员的效率
一、静态数据成员（Static Data Members）
- 静态数据成员的特点：
- 静态数据成员并不属于某一特定类对象，而是属于整个类
- 静态数据成员可以通过“::”操作符或“.”操作符用类名直接访问，或者用“.”操作用类对象进行访问（见下面演示案例①）
- static成员变量可以在类型声明并初始化。但是建议在类内定义、类外初始化
- 如果有继承关系，那么静态数据成员会存在于整个继承体系中
- 静态数据成员在内存中的定义：
- C++会把类的静态数据成员当做一种全局（global）变量，只在class生命范围内可见
- 因此，静态数据成员是存储在程序的数据段（data segment）之中
- 静态成员编码：因为静态数据成员是存储在程序的数据段的，所以如果有两个不同类的静态数据成员如果相同可能会产生冲突，为了防止名称冲突，C++编译器的解决办法是对每一个静态数据数据成员进行编码（这个手法叫做name-mangling），以获得一个独一无二的程序识别代码。不同的编译器，其name-mangling做法不同
- 静态数据成员的存取：
- 因为静态数据成员并不存在于类对象之中，因此存取静态成员并不需要通过类对象，相比类非静态成员，效率高一些
- 继承体系中：如果一个派生类存取其基类的静态成员，消耗的精力与上面的也类似，因为程序中对于静态成员还是只有一个唯一的实体，对齐存取还是那么直接
- 如果静态数据成员的存取是经由函数调用（或其他某些语法）而被存取，则C++标准明确要求函数必须被求值（见下面演示案例②）
- 指针操作：如果要取一个静态数据成员的地址，会得到一个指向其数据类型的指针，而不是指向于类对象的指针（本质还是因为静态数据成员并包含在一个class object中），见下面演示案例③
演示案例①
#include<stdio.h>
class MyClass
{
public:
static int a;
};
int MyClass::a=10;
int main()
{
MyClass test;
printf("The value of a is %d\n",test.a);
printf("The value of a is %d\n",MyClass.a);
printf("The value of a is %d\n",MyClass::a);
return 0;
}
演示案例②
#include<stdio.h>
class MyClass
{
public:
static int a;
};
int MyClass::a=10;
MyClass foobar()
{
MyClass a;
return a;
}
int main()
{
printf("The value of a is %d\n",MyClass::a);
foobar().a=20;
printf("The value of a is %d\n",MyClass::a);
return 0;
}
/*
上面的foobar().a=20;等价于：
(void)foobar();
MyClass.a=20;
*/
演示案例③
#include<stdio.h>
class MyClass
{
public:
static int a;
};
int MyClass::a=10;
int main()
{
int *pa=&MyClass::a;
printf("The value of a is %d\n",*pa);
return 0;
}
二、非静态数据成员（Nonstatic Data Members）
- 非静态数据成员的存取：
- 非静态数据成员存在于每一个类对象之中，因此我们对费静态数据成员的存取必须经过类对象（见下面的演示案例①）
- 地址偏移：对一个非静态成员进行存取操作，编译器需要把类对象其实地址加上数据成员的地址偏移量才可以对数据成员进行操作（见演示案例②）
- 虚继承之下：如果非静态数据成员是一个类成员，在单一继承、多重继承的情况下存取都是相同的。但如果非静态数据成员是一个虚基类的成员，存取速度可能会慢一些（这个在后面一篇“Data Member与继承”的文章中介绍）
- 通过“.”、“->”访问非静态数据成员的差异：如果一个非静态数据成员是从一个虚基类中继承而来的数据成员时，会有不同的差异（见下面演示案例③）
演示案例①
- 例如下面translate对数据成员x、y、z的存取要经过类对象才可以进行存取（也就是this指针）
class Point3d{
public:
translate(const Point3d &pt){
x+=pt.x; //this->x+=pt.x
y+=pt.y; //this->y+=pt.x
z+=pt.z; //this->z+=pt.z
}
private:
int x;
int y;
int z;
};
演示案例②
class Point3d{
public:
float _y;
}
int main()
{
Point3d origin;
origin._y=0.0;
}
- 例如上面对费静态数据成员_y的存取等价于下面的伪代码形式：
- -1操作是为了区分：“一个指向数据成员的指针，用以指出类的第一个成员”和“一个指向数据成员的指针，没有指出任何成员”两种情况（备注：“指向数据成员的指针”我们将在后面指向Data Members的指针文章中介绍）
&origin + (&Point3d::_y-1);
演示案例③
- 如果x是从虚基类继承而来的
- 那么pt在编译使其不知道这个x属于哪一种类类型（class type），于是也就不知道其真正的偏移位置，所以这个存取操作也就延迟至执行器，经由一个额外的间接引导
- 但是如果使用origin，那么就不会有上面的间接引导操作，因为其类型在编译器就可以判断为Point3d类类型，则其成员的偏移位置也就在编译器固定下来了
Point3d origin,*pt=&pt;
origin.x=0.0;
pt->x=0.0.;
