C++对象模型

 

读 C++对象模型 总结 

 

1. 类对象

内存结构：数据成员按声明顺序排列

class B {
public:
   int bm1;
protected:
   int bm2;
private:
   int bm3;
   static int bsm;
   void bf();
   static void bsf();
   typedef void* bpv;
   struct N { };
};

 

2. 单继承

内存结构：先基类，后自己

class C {
   int c1;
   void cf();
};

class D : C {
   int d1;
   void df();
};

 

3. 多重继承

内存结构：先基类（基类按从左往右的顺序排列），后自己

class C {
   int c1;
   void cf();
};

class E {
   int e1;
   void ef();
};

class F : C, E {
   int f1;
   void ff();
};

 

4. 虚继承

内存结构：引入vbptr，先自己，后基类

class C {
   int c1;
   void cf();
};

class G : virtual C {
   int g1;
   void gf();
};

注：

在VC++ 中，对每个虚继承自基类的实例，将增加一个隐藏的 vbptr（虚基类表指针）成员变量，从而达到间接计算虚基类位置的目的。该变量指向一个全类共享的偏移量表，表中项目记录了对于该类而言，vbptr 与类之间的偏移量。 

GdGvbptrG（In G, the displacement of G’s virtual base pointer to G）意思是：在G中，G对象的指针与G的虚基类表指针之间的偏移量，在此可见为0，因为G对象内存布局第一项就是虚基类表指针； GdGvbptrC（In G, the displacement of G’s virtual base pointer to C）意思是：在G中，C对象的指针与G的虚基类表指针之间的偏移量，在此可见为8。

 

5. 菱形继承

内存结构：先父类，然后自己，最后基类

class C {
   int c1;
   void cf();
};

class G : virtual C {
   int g1;
   void gf();
};

class H : virtual C {
   int h1;
   void hf();
};

class I : G, H {
   int i1;
   void _if();
};

 

6. 虚函数

内存结构：引入vfptr

 P {
   int p1;
   void pf();           // new
   virtual void pvf();  // new
};

注：

 一个vfptr被加入到类中，该vfptr指向类的虚函数表（vftable）。类中每个虚函数在该类的虚函数表中都占据一项。每项保存一个对于该类适用的虚函数的地址。因此，调用虚函数的过程如下：取得实例的vfptr；通过vfptr得到虚函数表的一项；通过虚函数表该项的函数地址间接调用虚函数。 也就是说，在普通函数调用的参数传递、调用、返回指令开销外，虚函数调用还需要额外的开销。

 

7. 覆盖成员函数

内存结构：引入vfptr，先基类，后自己

 P {
   int p1;
   void pf();          // new
   virtual void pvf(); // new
};

 Q : P {
   int q1;
   void pf();          // overrides P::pf
   void qf();          // new
   void pvf();         // overrides P::pvf
   virtual void qvf(); // new
};

注：

覆盖是静态（根据成员函数的静态类型在编译时决定）还是动态（通过对象指针在运行时动态决定），依赖于成员函数是否被声明为 “ 虚函数 ” 。

对于非虚函数来说，调用哪个成员函数是在编译时，根据 “ -> ” 操作符左边指针表达式的类型静态决定的。特别地，即使theP指向Q的实例，theP->pf()调用的仍然是P::pf()，因为theP被声明为 P* 。

对于虚函数来说，调用哪个成员函数在运行时决定。不管 “ -> ” 操作符左边的指针表达式的类型如何，调用的虚函数都是由指针实际指向的实例类型所决定 。比如，尽管theP的类型是 P* ，当theP指向Q的实例时，调用的是Q::pvf()。

 

8. 多重继承下的虚函数

内存结构：引入vfptr，先基类，后自己

class P {
   int p1;
   void pf();          // new
   virtual void pvf(); // new
};

class R {
   int r1;
   virtual void pvf(); // new
   virtual void rvf(); // new
};

class S : P, R {
   int s1;
   void pvf(); // overrides P::pvf and R::pvf
   void rvf(); // overrides R::rvf
   void svf(); // new
};

 

9. 虚继承下的虚函数

内存结构：引入vfptr，引入vbptr，先自己，后基类

 class P {
    int p1;
    void pf();          // new
    virtual void pvf(); // new
 };

 class T : virtual P {
   int t1;
   void pvf();         // overrides P::pvf
   virtual void tvf(); // new
};

void T::pvf() {
   ++p1;              // ((P*)this)->p1++; // vbtable lookup!
   ++t1;              // this->t1++;
}

内存结构：引入vfptr，引入vbptr，先基类，后自己

 class U : T {
   int u1;
};