《深度探索C++对象模型》摘录—

本文主要是介绍《深度探索C++对象模型》摘录——第一章：关于对象，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

C++支持多态的方式

C++以下列方法支持多态：

经由一组隐式的转换操作。例如把一个 derived class 指针转化为一个指向其 public base type的指针：
```
shape *ps = new circle();
```
经由virtual function机制：
```
ps->rotate();
```

经由 dynamic_cast 和 typeid 运算符：

if (circle *pc = dynamic_cast<circle*>(ps)) ...

多态的主要用途是经由一个共同的接口来影响类型的封装，这个接口通常被定义在一个抽象的 base class 中。

class object的大小计算方式

需要多少内存才能够表现一个 class object？一般而言要有：

其 nonstatic data members 的总和大小。
加上任何由于 alignment 的需求而填补（padding）上去的空间（可能存在于members 之间，也可能存在于集合体边界）。【alignment 就是将数值调整到某数的倍数。在 32 位计算机上，通常alignment 为 4 bytes（32位），以使 bus 的“运输量” 达到最高效率。】
加上为了支持 virtual 而由内部产生的任何负担（overhead）。

指针类型加上多态后

class ZooAnimal {public:ZooAnimal();virtual ~ZooAnimal();virtual void rotate();protected:int loc;string name;
};class Bear : public ZooAnimal {
public:Bear();~Bear();void rotate();virtual void dance();
protected:enum Dance{ ... };Dance dances_known;int cell_block;
};

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

它们每个都指向Bear object 的第一个byte。差别是，pb所涵盖的地址包含整个Bear object，而 pz 所涵盖的地址只包含 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。唯一例外的是通过 virtual 机制。

//不合法： no member named 'cell_block' in 'ZooAnimal'
//虽然知道 pz 目前指向一个Bear object
pz->cell_block;//ok：经过一个显式的downcast操作就没有问题
(static_cast<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;

当写：

pz->rotate()；

时，pz的类型将在编译时期决定以下两点：

固定的可用接口。也即是说，pz 只能调用ZooAnimal 的 public 接口。
该接口的access level（如 rotate() 是 ZooAnimal 的一个 public member）。

在每一个执行点，pz 所指的 object 类型可以决定 rotate() 所调用的实例。类型信息的封装并不是维护于 pz 之中，而是维护于 link 之中，此 link 存在于 “object 的 vptr” 和 “vptr 所指的 virtual table” 之间。

如下情况：

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

引出两个问题：

1、为什么 rotate() 所调用的是 ZooAnimal 实例而不是 Bear 实例？

答：za 并不是（而且也绝不会是）一个Bear，它是（并且只能是）一个ZooAnimal。多态所造成的的“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。有一个似是而非的观念：OO程序设计并不支持对 object 的zhj

2、此外，如果初始化函数将一个 object 内容完整拷贝到另一个 object 去，为什么 za 的 vptr 不指向 Bear 的 virtual table？

答：编译器在初始化及指定（assignment）操作（将一个class object 指定给另一个 class object）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，那么 vptrs 的内容不会被 base class object 初始化或改变。

小结

1、一个 pointer 或一个 reference 之所以支持多态，是因为它们并不引发内存中任何“与类型有关的内存委托操作（type-dependent commitment）”；会受到改变的，只有它们所指向的内存的“大小和内容解释方式”而已。

2、当一个 base class object 被直接初始化为（或是被指定为）一个 derived class object 时，derived object 就会被切割（sliced）以塞入较小的 base type 内存中，drived type 将没有留下任何蛛丝马迹。多态于是不再呈现，而一个严格的编译器可以在编译时期解析一个“通过此 object 而触发的 virtual function 调用操作”，因而回避 virtual 机制。如果 virtual function 被定义为 inline，则更有效率上的大收获。

3、C++ 通过 class 的 pointers 和 references 来支持多态，这种程序设计风格就称为“面向对象”。

这篇关于《深度探索C++对象模型》摘录——第一章：关于对象的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！