《深入理解C++对象模型》第1章笔记

加上封装后的布局成本
member functions虽然含在class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身上产生一个函数实体。这一个并未带给它任何空间或执行期的不良回应。C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由vitual引起，包括：virtual function机制、vitrtual base class。

C++对象模型

简单对象模型

members本身并不放在object之中。只有“指向member的指针”采放在object内。这么做可以避免“member有不同的类型，因而需要不同的存储空间”所招致的问题。但是这个模型并没有并运用与实际产品上，不过关于索引或solt数目的观念，倒是被运用到C++的“指向成员的指针”（Pointer-to-member）观念之中。

表格驱动对象模型
C++对象模型

可以说C++对象模型是继承了简单对象模型和表格驱动模型的两者的优点。它是从简单对象模型派生而来的，并对内存空间和存取时间做了优化。在模型中，Nonstatic data member被配置于每一个class object之内，static data member则被存放在所有的class object之外，static和Nonstatic function members也被放在所有的class object之外。Visual functions则以两个步骤支持之：
（1）每一个class产生一堆指向visual functions的指针，放在表格之中。这个表格称为visual table（vtbl）。（这种思想是从表格驱动模型中继承而来的）。
（2）每一个class object被添加了一个指针，指向相关的visual table（虚函数表）。通常这个指针称为vptr。vptr的设定和充值均由每一个class的constructor，destructor和copy assignment运算符自动完成。每一个class所关联的type_info object也经由visual table指出来，通常放在表格的第一个solt处。

加上继承，对象模型的影响

“简单对象模型”中，每一个base class可以被derived class object内的每一个solt指出，该solt内含base class object的地址。这种机制的主要缺点：间接性导致空间和存取时间上的额外负担，优点则是class object的大小不会因其base class的改变而受影响。

“base table模型”也就是表格驱动模型中，base class table被产生出来时，表格中的每一个solt内含一个相关的base class地址。主要缺点：由于间接性而导致空间和存取时间上的额外负担，优点则是在每一个class object中对于继承都有一致的表现方式：每一个class object都应该在某个固定的位置上安放一个base table指针，与base classes的大小或数目无关，第二个优点，不需要改变class object本身，就可以放大、缩小、或更改base class table。

关键字差异struct和class

struct关键词的使用实现的是C的数据集合体，而class关键词实现的是C++的ADT观念。C++原本不是必须需要class关键字，但是它的加入，体现了C++的封装和继承的哲学。
struct是按声明顺序来存放数据，故可以使用小技巧来实现一个可变大小的数组，但是C++中class内数据存储却不一定是与声明一致，如：base classes和derived classes的data members的布局并没有强制规定谁先谁后。
struct默认public，class默认private

对象的差异

C++程序设计模型支持三种programming paradigms（程序设计范式）：

程序模型：面向过程
抽象数据类型模型ADT：该模型所谓的“抽象”是和一组表达式（public接口）一起提供，而其运算定义隐而未明
面向对象模型OO:类和继承、多态等，只有通过pointer和reference的间接处理才支持多态性质。

其中有以下方法支持堕胎：

把一个derived class指针转换为一个指向public base type的指针
virtual function机制
dynamic_cast<>转换指针类型
多态的主要用途是经由一个共同接口来影响类型的封装，接口以virtual function机制引发，可以在执行期（dynamic）根据object的真正类型解析出到底哪一个函数实例被调用

class object的大小：

一般而言要有：

nonstatic data members大小
加上由于译注的需求而填补上去的空间（一般将数值调整到某数的倍数）
加上支持virtual而产生的额外负担

class A
{
    
    
	public:
		A();
		virtual ~A();
	protected:
		int loc;
		string name;
		
};
int main()
{
    
    
	cout<<sizeof(int)<<" "<<sizeof(string)<<endl;
	cout<<sizeof(A);
}

在这里插入图片描述
所以64位计算机上alignment为8bytes（既大小为8的倍数）

指针类型

指向不同类型的指针的差异在于其所寻址出来的object不同，指针类型教导编译器如何解释某个特定地址中内存内容以及大小。转换指针类型，只影响”被指出之内存的大小和其内容“的解释方式。

加上多态

class Zoo
{
    
    
	...
}

class Bear:public Zoo
{
    
    
	...
}

Bear b;
Zoo* pz = &b;
Bear* pb = &b;

假如Zoo大小为16bytes（不算是译注），Bear大小为24bytes，那在内存空间中，地址1000-1024为Bear，其中1000-1016为Zoo的，pb指针涵盖整个Bear object，和pz指针之涵盖Bear object中的Zoo subobject。除了Zoo subobject中的members，不能用pz来处理其他Bear 的members，除了通过virtual机制。

pz->dance() //不合法

(static_cast<Bear*>(pz))->dance(); //合法

if(Bear* pb2 = dynamic_cast<Bear*>(pz))
	pb2 -> dance() 合法但是run time

类型的信息封装并不是维护于pz之中，而是维护于link中，此link存在于object的vptr和virtual table之间。

Bear b;
Zoo a = b;

这样子会切割b中的Zoo subobject部分以填入Zoo object比较小的内存之中。不会复制b的虚函数表是因为编译器必须确保如果某个object含一个或以上的vptrs，vptrs的内容不会被base class object初始化或改变，所以不会复制。否则就可能会被改变。

小结

C++哲学思想：面向对象，其中：封装、继承、多态是核心，为了实现封装引入class关键字，然后详细介绍了class和struct的区别，还介绍了C++对象模型，C++的多态机制，内存分配等。