深度探索C++对象模型

1.布局成本：

像C struct的情况一样，member functions 虽然在class的声明之内，却不出现在object之中，每一个non-inline member functions 只会衍生一个函数实体，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（模块）身上产生一个函数实体。

因此，C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual引起。

a.virtual function机制 用以支持一个有效率的“运行时绑定”

b.virtual base class 用以实现“多次出现在继承体系中的base class，有一个单一而被共享的实体”

c.发生在“一个derived class和其第二或后继之base class的转换”之间。

2.不同类型的指针之间到底有什没不同

例如：

int* p；

String* b；

XX* c；

就内存而言没有什么不同，每个指针都占4个byte，因此，其差异既不在其指针表示法不同，也不在其内容（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”也指示编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小。

3.转型(cast)其实就是一种编译器指令，大部分情况下它并不改变一个指针所指向的地址，只是影响“被指针指向的内存大小和其内容”的解释方式。

4.explicit： 可以制止“单一参数的constructor”被当做一个conversion运算符。

5.default constructors和copy constructors 在必要的时候才由编译器产生出来。

6.对象在内存中的大小受三个方面的限制：

class X{}; //空类，会被编译器编译时，安插进去一个隐晦的1byte

class Y : public virtual X{};

class Z : public virtual X{};

class A : public Y, public z{};

sizeof X 的结果为1

sizeof Y 的结果为8

sizeof Z 的结果为8

sizeof A 的结果为12

a.语言本身所造成的额外负担

当语言支持virtual base classes时，就会导致一些额外负担，在derived class中，这个额外负担反映在某种形式的指针身上，它或者指向virtual base class subobject,或者指向一个相关表格.

b.编译器对于特殊情况所提供的优化处理

virtual base class X subobject的1 bytes大小也出现在class Y和Z身上，传统上它会被放在派生类的固定部分的尾部。某些编译器会对empty virtual base class提供特殊支持，来优化存储，因此，在有的编译器上 sizeof Y 和 Z 都是4.

c.字节对齐限制

实际上class Y 和 Z的大小为5bytes，但为了能够更有效地在内存中被存取，会受到字节对齐的限制，在32的计算机上，一般是4字节对齐，也就是会填补3个字节进去，因此，导致最终的结果就是8bytes。

7.C++ Class中如果内含一个或多个virtual base class subobjects，像iostream那样，将被分割为两部分：一个不变局部和一个共享局部。不变局部中的数据，不管后继如何衍化，总是拥有固定的offset（从object的开头算起），所以这一部分的数据可以直接存取；至于共享局部，所表现的就是virtual base class subobject，这一部分的数据，其位置会因为每次的派生操作而有所变化。

8.多重继承下的virtual function

Class Derived : public Base1, public Base2

{....}

Base2 *pb1 = new Derived;

Base2 *pb2 = pb1->clone();

当执行pb1->clone()时，pb1会被调整指向Derived对象的起始地址，于是clone的Derived版本会被调用；它会传回一个指针，指向一个新的Derived对象；该对象的地址在被指定pb2之前，必须先经过调整，以指向Base2 subobject。

9 类的nonmember 或static member 或nonstatic member函数会被转化为完全相同的形式,因此，执行效率完全相同。

inline函数执行效率最高，原因在于编译器对inline函数的处理，其中编译器将“被视为不变的表达式”提到循环之外，因此只计算一次，此例显示，inline函数不只能够节省一般函数调用所带来的额外负担，也提供了程序优化的额外机会。

virtual function的调整成本:

ptr->virt_func();

被转化为：

(*ptr->__vptr[index].addr)(ptr+ptr->__vptr[index].delta)

甚至即使在大部分调用操作中，调整值都是0（只有在第二或后继的base class或virtual base class的情况下，其调整值才不为0）.在这种实现技术下，不论是单一继承或多重继承，只要是虚函数调用操作，就会消耗相同的成本。当然在thunk模型中，this指针的调用成本可以被局限于有必要那么做的函数中。

10指向Member function 的指针

nonstatic member function 的地址，如果改函数是nonvirtual,则得到的结果是它在内存中的真正地址。然而这个值也不是完全的，它需要被绑定于某个class object的地址上，才能够通过它调用该函数。所有nonstatic member functions 都需要对象的地址（以参数this指出）。

float (Point::*pmf)() = &Point::z; //pmf是一个指向member function的指针

//在多重继承之下指向member functions的指针

struct __mptr {

int delta;

int index;

union {

ptrtofunc faddr;

int v_offset;

};

}

11.不要把一个基类的virtual destructor声明为pure.

12."virtual base class constructors 的被调用"有着明确的定义，只有当一个完整的class object 被定义出来时，它才会被调用；如果object只是某一个完整object的subobject，它就不会被调用。

Point

/(virtual) \ (virtual)

Point3d Vertext

\(public) / (public)

Vertext3d

|(public)

PVertext

Point3d类的构造函数被扩充为如下的形式：

Point3d* Point3d::Point3d(Point3d *this, bool _most_derived,

float x, float y, float z)

{

if (__most_derived != false)

this->Point::Point(x,y);

this->__vptr_Point3d = __vtbl_Point3d;

this->__vptr_Point3d__Point =

__vtbl_Point3d__Point;

this->_z = rhs.z

}

在更深层次的继承情况下，例如：Vertex3d， 当调用Point3d和Vertex的constructor时，总是会把__most_derived参数设为false，于是就压制两个constructors中对Point constructo的调用操作。

但如果是PVertex, 当调用Vertex3d的constructor时，会把__most_derived参数设置为false,在PVertex的构造函数中进行初始化。

13.如果在constructor或destructor中调用的类的virtual function，编译器会把该调用操作以静态方式决议，不会用到虚拟机制，如果是在Point3d constructor中，就明确调用Point3d::size()。而如果在size()之中，又调用一个virtual function时，这个调用也必须决议为Point3d的函数实体。而在其他情况下，这个调用是纯正的virtual，必须经由虚拟机制来决议其归向问题。也就是说，虚拟本身必须知道是否这个调用来自于一个constructor之中。

14. 一个class对于默认的copy assignment operator，在一下情况不会表现出bitwise copy语意：

a）当class内带一个member object，而其class有一个copy assignment operator时；

b）当一个class的base class 有一个copy assignment operator时；

c）当一个class声明了任何 virtual functions（我们你一定不能拷贝右端class object 的vptr地址,因为它可能是一个derived class object）。

d)当class继承一个virtual base class（不论此base class有没有copy operator）时。

15.class 的destructor被扩展的方式类似constructors被扩展的方式，但顺序相反：

1）destructor的函数本身现在被执行，也就是说vptr会在程序员的代码执行前被reset。

2）如果class如有member class objects，而后者拥有destructors，那么它们会以其声明顺序的相反顺序被调用。

3）如果object内带ptr，那么首先reset相关的virtual table。

4）如果有任何直接的（上一层）nonirtual base classes 拥有destructor，它们会以其声明顺序的相反顺序被调用。

5）如果有任何virtual base classes拥有destructor，而当前讨论的这个class是最尾端的class，那么它们会以其原来的构造顺序的相反顺序被调用。

16编译器必须为template 保持两个scope contexts:

1)"scope of the template declaration",用以专注于一般的template class。

2)"scope of the template instantiation",用以专注于特定的实体。

编译器的决议算法必须决定哪一个才是适当的scope，然后在其中搜寻适当的name。

17.如果一个virtual function被具现出来，其具现点紧跟在其class的具现点之后。

18.如果new运算符丢出一个exception，那么就不需要配置heap中的内存，Point constructor也不需要被调用，所以就没有理由调用delete运算符。然后如果在Point constructor中发生exception，此时内存已配置完成，那么Point之中任何构造好的合成物或子对象（subobject，也就是一个member class object或base class object）都将自动被解析掉，然后heap内存也会被释放掉。无论那种情况下，都不需要调用delete运算符。

19.virtual table 的第一个slot内含type_info object的地址，而type_info是C++ Standard所定义的类型描述器的class名称。

20 dynamic_cast运算符实施于References与Pointers上的不同：

1）程序执行中对一个class指针类型施以dynamic_cast运算符，会获得true或false:

a)如果传回真正的地址，表示这个object的动态类型被确认了，一些与类型有关的操作现在可以施行与其上。

b）如果传回0，表示没有指向任何object，意味应该以另一种逻辑施行于这个动态类型为确认的object身上。

2）dynamic_cast施行于reference时，不能够提供对等于指针情况下的那一组true/false。会发生如下：

a）如果reference真正参考到适当的derived class，downcast会被执行而程序可以继续进行。

b) 如果reference并不真正是某一种derived class, 那么，由于不能够传回0,于是会丢出一个bad_cast exception.

21.typeid运算符传回一个const reference,类型为type_info。

参考：
http://blog.csdn.net/haoel/article/details/1948051 http://www.cppblog.com/xczhang/archive/2008/01/20/41508.html http://blog.csdn.net/bluedog/article/details/4711169 http://www.cnblogs.com/BeyondAnyTime/archive/2012/06/05/2537451.html http://www.cnblogs.com/itech/archive/2009/03/01/1399996.html