—— 本书作者：Stanley B.Lippman

 

    本书组织：

    第 1 章，关于对象（Object Lessons），介绍 C++ 对象的基础概念，给读者一个粗略的了解。

    第 2 章，构造函数语意学（The Semantics of Constructors），构造函数什么时候会被编译器合成？它给我们的程序效率带来了怎样的影响？

    第 3 章，Data语意学（The Semantics of Data），讨论 data members 的处理。

    第 4 章，Function语意学（The Semantics of Function），讨论类的各种成员函数，特别是 Virtual 。

    第 5 章，构造、析构、拷贝语意学（Semantics of Construction, Destruction, and Copy），探讨如何支持 class 对象模型，以及 object 的生命周期。

    第 6 章，执行期语意学（Runtime Semantics），临时对象的生与死，new 与 delete 的支持。

    第 7 章，在对象模型的顶端（On the Cusp of the Object Model），专注于 exception handling, template support, runtime type identification（RTTI）。

    读完此书，或者此系列blogs，会让你对 C++ 的 class 有更深的了解。你将知道虚函数的实现方式，以及它所带来的负担。等等等等，这里有你想知道关于 class 的一切。

    

    在 C 语言中，“数据”和“处理数据的操作（函数）”是分开来声明的，也就是说，语言本身并没有支持“数据和函数”之间的关联性。我们把这种程序方法称为“程序性的”。例如，我们声明一个 struct Point3d:

typedef struct _Point3d {     float x;     float y;     float z; } Point3d;

    欲打印一个 Point3D，我们可能需要这样一个函数：

void Point3d_print( const Point3d* pd ) {     printf("(%g, %g, %g)", pd->x, pd->y, pd->z); } //%g和%G是实数的输出格式符号。它是自动选择%f和%e两种格式中较短的格式输出，并且不输出数字后面没有意义的零。

    在 C++ 中，你可能会这样来设计一个双层或者三层的Point3D：

class Point  { public:     Point( float x = 0.0 ) : _x(x) {}     float x() { return _x; }     void x( float val ) { _x = val; }     // ... protected:     float _x; }; class Point2d : public Point { public:     Point2d( float x = 0.0, float y = 0.0 ) : Point( x ), _y( y ) {}     // ... protected:     float _y; } class Point3d : public Point2d { public:     Point3d( float x = 0.0, float y = 0.0, float z = 0.0 ) : Point2d( x, y ), _z( z ) {}     // ... protected:     float _z; }

    从软件工程的眼光来看，面向对象的特征，使得 C++ 比 C 看起来似乎更好，C 相对而言，更精瘦和简易，C++ 看起来似乎更复杂，但并不意味着 C++ 不更有威力。

    当一个 Point3d 转换到 C++ 之后，第一个可能会问的问题是：加上了封装之后，布局成本增加了多少呢？答案是： class Point3d 并没有增加成本。三个 data members 直接内涵在每一个 class Object 之中，而 成员函数（member functions）虽然在 class 的声明之内，但却不会出现在 class 的对象实体（Object）中。每一个非 inline member function 只会诞生一个函数实体。而 inline function，会在其每一个使用者身上产生一个函数实体。后面你将看到，C++ 在布局和存取时间上主要的负担 是由 virtual 引起的。包括 虚函数 以及 虚基类。

 

    首先，C++ 中，

2种成员变量(class data members)：静态的(static) 和 非静态的(non-static)；     3种成员函数(class member functions)：静态的、非静态的 和 虚拟的(virtual)。

    我们来看这么一个类：

class Point  { public:     Point( float valx );     virtual ~Point();          float x() const;     static int PointCount(); protected:     virtual ostream& print( ostream &os ) const;     float _x;     static int _point_count; };

    那这个 class Point 在机器中将会被怎么表示呢？这有没有引起你的求知欲？

    【注】原书这里介绍了 简单对象模型 和 表格驱动的对象模型 。这里跳过这两个，直接看 C++ 对象模型。

    在 C++ 对象模型中，

    非静态的(non-static)成员变量 被配置于每一个 class object 之内；

    静态的(static)成员变量 则被存放在所有 class object 之外，也就是全局数据区。（问：如果是这样，我们的 class 怎么样去全局数据区找到属于它的 static 成员变量？别急，后面会有答案）。

    静态和非静态的成员函数，也被配置于 每一个 class 的实体之外。

    虚函数的配置方法是：

        1. 每一个 class 产生出一堆指向 virtual functions 的指针，并把这些指针放在表格之中。这个表，既是所谓的 虚函数表(virtual table), 或 vtbl；

        2. 每一个 class 的实体(object) 被添加了一个指针，指向相关的(注意不一定是同一个) virtual table。通常这个指针被称为 vptr。vptr 的设定和重置都有每一个 class 的 构造函数、析构函数、拷贝以及复制运算符。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。

 

class Base { public:     Base();     ~Base(); protected:     double m_Double;     int m_Int;     char m_BaseName; }; // sizeof(Base) = ?

    究竟需要多少内存，才能表现一个 class 的 object 呢？一般而言有：

    1. 其 非静态的成员变量( non-static data members ) 的总和大小。

    3. 加上为了支持 virtual 而由内部产生的任何额外的负担。