引言

　　以前讀《C++ Primer》的時候一直有一種感覺：該書雖然是C++入門書籍，初學者讀之卻覺晦澀，越往后讀越是如此。等到稍加理解后再讀該書，頓感醍醐灌頂，茅塞頓開。究其原因，在于原作者Stanley Lippman總是會有意無意地從編譯器的角度來介紹語言的細節(jié)：對新手而言，哪里會去關注這樣底層的實現(xiàn)呢？

　　當讀到《Inside The C++ Object Model》時，上述感覺愈發(fā)強烈，兩書之間漸進講述的細節(jié)讓人讀后大呼過癮，也深感大師級作者筆觸間的睿智。

　　眾所周知，C++是一門支持多范式的語言（《Effective C++》Item1），其中最為重要，對C語言最大的變革便是面向對象的設計思想。而本書，依其簡介，探索“對象導向程序所支持的C++對象模型”下的程序行為。對于“對象導向性質之基礎實現(xiàn)技術”以及“各種性質背后的隱含利益交換”提供一個清楚的認識。檢驗由程序變形所帶來的效率沖擊。提供對象導向觀念和底層對象模型之間的效率測量。

關于對象

　　從C語言轉化到C++時，一個顯而易見的區(qū)別在于從全局數(shù)據(jù)過渡到數(shù)據(jù)封裝，那么其布局成本（Layout Costs）如何？答案是并未增加。本文后續(xù)將講述C++在布局以及存取時間上主要的額外負擔是由virtual引起，包括：

• virtual function 機制，用來支持有效率的“執(zhí)行期綁定”。
• virtual base class 虛基類機制，以實現(xiàn)共享虛基類的 subobject。

　　此外還有一些多重繼承的額外負擔，除此，C++毫無理由比C慢。

C++對象模式

　　類的成員包括類數(shù)據(jù)成員（靜態(tài)和非靜態(tài)）和類成員函數(shù)（靜態(tài)，非靜態(tài)和虛函數(shù)）。

　　考慮如下簡單對象模型：

　　我們看到，成員本身并不在對象里，只有指向對象的指針才在，如此可以避免成員因類型不同而導致存儲空間不同。顯然，成員以每個slot的索引值來尋址。

　　考慮表格驅動對象模型（見上中圖1.2）：

　　該方案中，把所有成員分離放在數(shù)據(jù)成員表和成員函數(shù)表兩個表中。類對象則含有指向這兩個表的指針。

　　遺憾的是，以上兩種方案都沒有真正應用于C++編譯器中，但它們的設計思想，或多或少被有所繼承。

　　來看C++對象模型的實現(xiàn)（見上右圖1.3）：

　　在該模型中，非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員放在類對象中，靜態(tài)數(shù)據(jù)成員則放在類對象外；靜態(tài)和非靜態(tài)函數(shù)成員也放在類對象外；虛函數(shù)以下步驟支持：

• 用一個虛函數(shù)表（VTBL）記錄指向虛函數(shù)的指針；
• 類對象則以一個指針（VPTR）指向虛函數(shù)表，vptr操縱由類的復制控制完成。
• 類所關聯(lián)的type_info object由虛函數(shù)表指出，位于第一個slot處。

　　該模型的優(yōu)點在于空間和存取時間的效率，主要缺點在于非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員修改時必須重新編譯。

加上繼承

　　在虛擬繼承的情況下，基類不管被派生多少次，都只有一個實體（subobject）。C++最初的繼承模型不運用任何間接性：基類實體的數(shù)據(jù)成員被直接放在派生類對象中。后來又引入虛基類，則通過一些間接的基類表現(xiàn)方法。具體實現(xiàn)本文不做闡述，留待后續(xù)博文。

對象的差異

　　C++程序設計模型直接支持三種程序設計典范：

　　1.程序模型：即來自C語言的部分；

　　2.抽象數(shù)據(jù)類型模型：即封裝與抽象；

　　3.面向對象模型：定義基類并派生出子類。

　　記住，純粹以一種典范寫程序，有利于整體行為的良好穩(wěn)固。

多態(tài)

　　C++以下列方法支持多態(tài):

　　1.隱含的轉化操作：把派生類的引用/指針轉化為基類的引用/指針；

　　2.虛函數(shù)機制：動態(tài)綁定；

　　3.dynamic_cast和typeid運算符。

　　那么，需要多少內(nèi)存才能表現(xiàn)一個類對象呢？

• 其非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員的總和大小；
• 加上由譯注的需求而填補上去的空間；
• 加上為了支持virtual而產(chǎn)生的負擔（例如：指向虛函數(shù)表的指針的大小）。

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轉載于:https://www.cnblogs.com/huashu/p/4339690.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的深度探索C++对象模型——关于对象的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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