C++对象模型学习
《深度探索C++对象模型》这本书看了2遍了，第一遍时很多东西懵懵懂懂，似懂非懂，在看时就比较清楚了。想着对比书上的理论，写点代码来验证一下，应该理解会更深刻些。这篇博客中先记录一下第三章的内容-data语意学。所有的代码都是在vs2008中编译。
p84（1）:一个空的class内存占用是一个字节，这样的两个空对象就能够在内存中各自分配一个独一无二额地址
class CTst
{ };
p84(2): 如下代码的大小是4个字节（ms vc 环境下）
class CSecond : public virtual CTst
{
};
这个CSecond的大小受3个因素的影响：
- 语言本身所造成的额外负担
- 编译器对于特殊情况所做的优化处理
- Alignment的限制
CSecond虚继承自CTst，为了支持virtual base，系统会在CSecond数据内分配一个4字节的内存来保存这种关系virtual base，后面会介绍到。Alignment的限制是系统一般都会对数据区进行取整。当我将CTst的定义改成如下时：
class CTst
{
char a;
};
CTst的长度是1， CSecond的长度是5， 这时可以看见 针对于这个类，编译器并没用进行Alignment方面的动作。然后我在加一个int的数据成员在CTst中时，此时CTSt的大小是8， CSecond的大小是12。很明显，系统对两个类的内存分配进行对齐的操作。
p88(1)： C++对象模型直接把数据存放在一个C++ object中，继承而来的nonstatic 数据也是一样。static的数据成员放在一个全局的数据区中。不过这个class产生多少对象，static的成员只有一份。但是template class的static成员稍有不同。
p89: Argument list中的名称会在他们第一次遇到时被决议出来。
typedef char TLJW;
class CTst
{
char a;
TLJW abc;
typedef long long TLJW;
};
上面的代码中，abc的类型是char， 而不是 longlong型。
p92: C++标准规定，同一个access section的数据成员，晚出现的成员在类对象中有较高的地址。不同的access section的数据成员可以自由排列。编译器还可能会生成一些内部使用的成员来支持对象模型，比如vptr。
p98: 通过 char CTst::* abc 可以定义一个指向 CTst的char类型的数据成员的指针（偏移量），&CTst::a会返回a在CTst中的偏移量，如下代码，分别是定义了2个指向数据的指针，一个直接用类成员的地址进行复制，一个用0来复制，可通过反汇编出来的代码看出，系统会将用零赋值的语句转化为用0xffffffff来赋值，这是为了能够使 tst_mem和tst_zero进行比较时结果正确，区分出”指向class第一个member的指针“和“一个指向class的member的指针，没有指向任何member”。
char CTst::* tst_mem = & CTst::a ; 0041357E mov dword ptr [tst_mem],0 char CTst::* tst_zero = 0; 00413585 mov dword ptr [tst_zero],0FFFFFFFFh
每一个nonstatic的数据成员的偏移量（offset）可以再编译时就获知。因此存取一个nonstatic类成员和存取一个C struct成员的效率是一样的。
p99: “从对象存取”和“从指针存取”有什么重大的差异？
class CPoint； CPoint origin; CPoint* pt = &origin; origin.x; pt->x;
当Point是一个derived class,而其继承结构中有一个virtual base class，并且存取的成员（x）是该virtual base class的成员时，问题中的两种存取方式有重大差异。因为我们不能够确定指针pt必然指向哪一种class类型（因此我们就不知道编译时期这个member真正的offset位置）。所以这个操作必须延迟至运行时，经过一个额外的间接导引才能解决。如果使用origin，就不会有这个问题。
p100： 具体继承（相对于虚拟继承）并不会增加空间或者存取时间上的额外负担。
p102： 把一个类分解为2层或者更多层，有可能会为了“表达class体系之抽象化”而膨胀所需要的空间。这个主要是出现在derived class中的base class部分尤其完整原样性。这个主要是子类中父类部分，在内存上要和一个父类的布局相同。
p108: 具有多态的继承会带来空间和存取时间上的负担，主要有：
- 导入一个virtual table，用来存放他所声明的每一个virtual function的地址。这个表格一般是声明的virtual function的数据， 在加上一个或者2个slot，用来支持 runtime type identification。
- 每个类对象都导入一个vptr，提供运行时的链接
- 加强construct， 使他能够伟vptr设定初值，让他指向class所对应的virtual table。
- 加强destructor， 使他能消除指向class相关的virtual table的信息。
写了一个测试用程序，如下：
class CH
{
public:
int m_h;
virtual void printName()
{
printf("name of CH\n");
}
};
class CI : public CH
{
public:
char m_c;
};
CH _ch;
CI _ci;
_ch.m_h = 12;
_ci.m_c = '2';
_ci.m_h = 11;
CH * _pch = &_ch;
CI *_pci = &_ci;
printf("test of virtual table for single inherit\n");
unsigned long * _pMemory = (unsigned long *)&_ch;
printf("m0:%x, m1:%x, m2:%x, *m0:%x, %x\n", *_pMemory, *(_pMemory+1), *(_pMemory+2), *((unsigned long *)*(_pMemory)), *((unsigned long *)*(_pMemory)+1) );
_pMemory = (unsigned long *)&_ci;
printf("m0:%x, m1:%x, m2:%x, *m0:%x, %x\n", *_pMemory, *(_pMemory+1), *(_pMemory+2), *((unsigned long *)*(_pMemory)), *((unsigned long *)*(_pMemory)+1));
printf("\n");
输出结果是：
test of virtual table for single inherit m0:41582c, m1:c, m2:cccccccc, *m0:4116b0, 0 m0:415838, m1:b, m2:cccccc32, *m0:4116b0, 0
这个将CH和CI类对象的内存数据输出出来分别是m0, m1, m2，同时，还把vptr（在对象的开始存放）所指向的内存输出了出来,输出了2个字节，是*m0。 从这个结果可以看出vc中，CH和CI对应虚表不一样，但是他们的表中的第一项都是指向同一个地址，也就是同一个函数。当我在CI中复写printName方法后，输入结果如下：
test of virtual table for single inherit m0:415838, m1:c, m2:cccccccc, *m0:4116b0, 0 m0:415740, m1:b, m2:cccccc32, *m0:411720, 0
vptr中的第一项不一样了。
以上是单一继承时的情况，对于多重继承，在以上代码的基础上，在增加如下代码
class CJ
{
public:
virtual void printAge()
{
printf("age from cj\n");
}
};
class CK : public CH, public CJ
{
public:
unsigned m_k;
};
CJ _cj;
CJ * _pcj = &_cj;
CK _ck;
_ck.m_h=2; _ck.m_k = 5;
CK * _pck = &_ck;
printf("test of virtual table for multiple inherit\n");
_pMemory = (unsigned long *)&_cj;
printf("CJ \tm0:%x, m1:%x, m2:%x, *m0:%x, %x\n", *_pMemory, *(_pMemory+1), *(_pMemory+2), *((unsigned long *)*(_pMemory)), *((unsigned long *)*(_pMemory)+1) );
_pMemory = (unsigned long *)&_ck;
printf("CK \tm0:%x, m1:%x, m2:%x, *m0:%x, %x\n", *_pMemory, *(_pMemory+1), *(_pMemory+2), *((unsigned long *)*(_pMemory)), *((unsigned long *)*(_pMemory)+1));
输出结果如下：
test of virtual table for single inherit m0:4157d0, m1:c, m2:cccccccc, *m0:4116b0, 0 m0:4157f0, m1:b, m2:cccccc32, *m0:411720, 0 test of virtual table for multiple inherit CJ m0:41583c, m1:cccccccc, m2:cccccccc, *m0:411770, 416654 CK m0:4158b4, m1:2, m2:41584c, *m0:4116b0, 0
多重继承时，内存的布局是先进行最先继承的（第一个父类）父类的布局，所以子类和该父类有相同的起始地址。然后依次是第二个，第三个父类的内存布局。存取第二个或者之后的父类中的数据成员时，不需要付出额外的代价，数据成员的位置在编译时就已经确定了。
p117： class如果内含一个或者多个virtual base class subobjects，一般的实现方法是类被分割为两部分，一个不变局部和一个共享局部。不变局部的数据，不管后继如何演化，总是拥有固定的offset，所以这一部分数据可以被直接存取。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变化，所以他们只可以被间接存取。
通过查看内存的方式，看了下在虚拟继承下，VC的内存布局。比较乱，也没有时间细看，所以就先没看，但是基本的原理了解了一些。将虚拟继承的含义抄在下面。
虚继承的定义： 虚继承是一种机制，类通过虚继承指出它希望共享其虚基类的状态。在虚继承下，对给定虚基类，无论该类在派生层次中作为虚基类出现多少次，只继承一个共享的基类子对象。共享的基类子对象称为虚基类(virtual base class)
p129: 虚拟继承的效率令人失望，这主要是由于为了维护虚拟继承的结构，编译器一般会将一些成员决议操作放在运行时来进行间接访问。
p130: &Point::z; 获取到z坐标在class object中的偏移量。 C++要求同一个access level 中的成员的排列次序应该和其声明顺序相同。可以参看p98页的笔记（本文上面）。
