《深度探索C++对象模型》读书笔记（1）

《深度探索C++对象模型》读书笔记（1）。

　　在C++中，有两种class data members：static和nonstatic，以及三种class member functions：static、nonstatic和virtual.已知下面这个class Point声明：

　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;
};

　　 在Stroustrup当初设计的C++对象模型中，Nonstatic data members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class object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virtual table（vtbl）。

　　 （2）每一个class object被添加了一个指针，指向相关的virtual table.通常这个指针被称为vptr.vptr的设定（setting）和重置（resetting）都由每一个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（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。

　　 ***虚拟继承***

　　 继承关系也可以指定为虚拟（virtual，也就是共享的意思）：

　class istream : virtual public ios ...{ ... };
class ostream : virtual public ios ...{ ... };
class iostream : public istream,public ostream ...{ ... };

关键字： malloc wxWidgets OpenGL 多态性 doxygen

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　　 在虚拟继承的情况下，base class不管在继承串链中被派生（derived）多少次，永远只会存在一个实体（称为subobject）。例如iostream之中就只有virtual ios base class的一个实体。

　　 ***指针的类型***

　　 下面有一个ZooAnimal声明：

　class ZooAnimal ...{
public:
ZooAnimal();
virtual ~ZooAnimal();

// ...
virtual void rotate();

protected:
int loc;
String name;
};

　　 一个指向类的指针与一个指向整数的指针或一个指向template Array的指针之间的差异既不在其指针表示法不同，也不在于其内容（代表一个地址）不同，而是在其所寻址出来的object类型不同。也就是说，“指针类型”会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小：

　　 1.一个指向地址1000的整数指针，在32位机器上，将涵盖地址空间1000~1003.

　　 2.如果String是传统的8-bytes（包括一个4-bytes的字符指针和一个用来表示字符串长度的整数），再加上指向vtbl的指针vptr，那么一个ZooAnimal指针将横跨地址空间1000~1015（4+8+4）。

　　 假设Bear继承于ZooAnimal，如下所示：

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

　　 一个Bear指针和一个ZooAnimal指针虽然都指向Bear Object的第一个byte，但pb所涵盖的地址包含整个Bear Object，而pz所涵盖的地址只包括Bear Object中的ZooAnimal subobject.

　　 除了ZooAnimal subobject中出现的members，你不能够使用pz来直接处理Bear的任何members.唯一例外是通过virtual机制。

　// 不合法：cell_block不是ZooAnimal的一个member
// 虽然我们知道pz当前指向一个Bear object
pz->cell_block;

// ok: 经过一个明白的downcast操作就没有问题！
((Bear*)pz)->cell_block;

// 下面这样更好，但它是一个run-time operation（成本较高）
if(Bear* pb2 = dynamic_cast<Bear*>(pz))
pb2->cell_block;

// ok: 因为cell_block是Bear的一个member
pb->cell_block;

关键字： malloc wxWidgets OpenGL 多态性 doxygen

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　　 ***切割引起的编译器仲裁***

　Bear b;
ZooAnimal za = b;　 // 这会引起切割（sliced）
// 调用 ZooAnimal::rotate()
za.rotate();

　　 为什么rotate所调用的是ZooAnimal实体而不是Bear实体？此外，如果初始化函数（应用于上述assignment操作发生时）将一个object内容完整拷贝到另一个object中去，为什么za的vptr不指向Bear的virtual table？

　　 第二个问题的答案是，编译器在（1）初始化及（2）指定（assignment）操作之间做出了仲裁。编译器必须确保如果某个object含有一个或一个以上的vptrs，那些vptrs的内容不会被base class object初始化或改变。

　　 至于第一个问题的答案是：za并不是（而且绝对不会是）一个Bear，它是（并且只能是）一个ZooAnimal.多态所造成的“一个以上的类型”的潜在力量，并不能够实际发挥在“直接存取objects”这件事情上。

　　 ***面对对象（OO）和基于对象（OB）***

　　 基于对象的数据类型可以展示封装的非多态形式，但是不支持类型的扩充。一个OB设计可能比一个对等的OO设计速度更快而且空间更紧凑。速度快是因为所有的函数引发操作都在编译时期解析完成，对象建构起来时不需要设置virtual机制；空间紧凑则是因为每一个class object不需要负担传统上为了支持virtual机制而需要的额外符合。不过，OB设计比较没有弹性。

　　系列文章：

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（2）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（3）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（4）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（5）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（6）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记（7）

　　《深度探索C++对象模型》读书笔记 最后一记