c++对象模型之Data布局
Data语意学
class X{};
class Y : publicvirtual X {};
class Z : publicvirtual X {};
class A : publicY, public Z {};
sizeof(X) = 1,sizeof(Y) = 4, sizeof(Z) = 4, sizeof(A) = 8。visualc++6.0上測试结果(对emptyvirtual base class 有特殊处理的编译器)
反之则相应的结果为1。8。8，12
其实Y,Z的大小受三个因素的影响：
1．语言本身所造成的额外负担
2．编译器对于特殊情况所提供的优化处理
3．Alignment限制
有特殊处理情况下对象布局例如以下：
无特殊处理情况对象布局例如以下：
对于nonstaticdata members直接存放在每个classobject之中。对于继承而来的nonstatic data members也是一样，只是并没有强制定义其间的排列顺序。至于staticdata members,则被放置在程序的一个globaldata segment中。不会影响个别的classobject的大小。
一Data Member的绑定
1．Datamembers绑定
extern int x;
class Point3d
{
public:
//对函数本身的分析将延迟至class声明的右边大括号出现才開始
float X() const { return x;}
//....
private:
float x;
};
对memberfunctions本身的分析。会直到整个class的声明都出现了才開始即对于X()函数返回的x将是类中的定义的x。
2．Membersfunctions的argumentlist
typedef int length;
class Point3d
{
//typedef char length;
public:
//length被决议为global
//_val被决议为Point3d::_val
void mumble(length val) { _val = val; }
length mumble() {return _val;}
private:
//length必须在“本class对它的第一个參考操作”之前被看见
//这种声明将使先前的參考操作不合法
typedef char length;
length _val;
};
上述的这样的语言状况，仍然须要某种防御性程序风格：情始终把“nestedtype声明”放在class的起始处。
二Data Member的布局
Nostatic data members 在classobject中的排列顺序将和其被生命的顺序一样，不论什么中间介入的staticdata members都不会被放进对象布局之中。
C++ standard要求，在同一个accesssection（也就是private、public、protected等区段）中，members的排列仅仅需符合“较晚出现的members在classobject中有较高的地址”这一条件就可以。
C++ standerd也同意编译器将多个accesssection之中的data members自由排列，不必在乎它们出如今class声明中的次序。
值得注意的是accesssection的多寡并不会招来额外的负担。比如在一个section中声明8个members。或是在8个section中总共声明8个members，得到的object大是一样的。
三Data Member的存取
1．Staticdata members
存取staticmembers并不须要通过class object；若取一个staticdata memb的
地址。会得到一个指向其classmember的指针，由于static member并不内含在一个classobject中。
比如：
&Point3d::chunkSize;
会得到类型例如以下的内存地址：
const int*
2．NonstaticData Members
Nonstatic data members 直接存放在每个classobject之中。除非经由明白
（explic）的或暗喻（implicit）的classobject。没有办法直接存取它们。
在member function 里面编译器会自己主动合成this指针。
欲对一个nonstaticdata member进行存取操作，编译器须要把classobject的起始地址加上data member的偏移量（offset）。每个nonstaticdata member的offset在编译时期就可以获知。
Point3d origin, *pt;
Origin.x = 0.0;
pt->x = 0.0;
两种存取方式有什么重大的差异？答案是“当Point3d是一个derivedclass。而在其继承结构中有一个virtual base class，而且被存取的member（比如本例中的x）是一个从该virtualbase class继承而来的member时，就会有重大的差异。
四继承与Data member
1．仅仅有继承没有多态
在c++继承模型中，一个derivedclass object所表现出来的东西。是其自己的members加上其baseclass members的总和。至于derivedclass members 和baseclass members的排列次序并没有强制指定，通常是基类在前。
把原本不相干的两个class凑成一对“type/subtype”会犯的错误有：1.可能会反复设计一些同样操作的函数；2.把一个class分解为两层或很多其它层。有可能会为了“表现class体系之抽象化”而膨胀所需空间。C++语言保证“出如今derived class中的baseclass subobject有其完整原样性”。
class Concrete
{
private:
int val;
char c1;
char c2;
char c3;
};
sizeof(Concrete)= 8
将Concrete分裂为三层结构：
class Concrete1
{
Public:
//….
Private:
int val;
char bit1;
};
class Concrete2
{
Public:
//….
Private:
char bit2;
};
class Concrete3
{
Public:
//….
Private:
char bit3;
};
能够得出sizeof(Concrete3)=16，比原先设计的多了一倍。对象布局例如以下：
关于base classsubobject在derivJedclass中保持原样原因解释
2．加上多态
多态带来的空间和存取时间的额外负担：
①导入一个virtualtable，用来存放在它所声明的每个virtual function的地
址。这个table的元素数目一般而言是被声明的virtualfunctions的数目，再加上一个或两个slots。
②在每个classobject中导入一个vptr，提供运行期间的链接，使每个
object可以找到对应的virtualtable。
③加强constructor，使它可以为vptr设定初值，让它指向class所相应的virtual
table。
④加强destructor，使它可以抹消“指向class之相关virtualtable”的vptr。
记
住destructor的调用次序是反向的：从derivedclass到base class。
全部的编译器不是吧vptr放在对象的头部，就是放在对象的尾部。
五指向Data Members的指针
/*
Pointer to Data Members
*/
#include<iostream>
usingnamespace std;
classPoint3d
{
virtual ~Point3d();
public:
static Point3d origin;
float x, y, z;
};
intmain()
{
//类型为floatPoint3d::*而并非float*
printf("&Point3d::x =%p\n", &Point3d::x);
printf("&Point3d::y =%p\n", &Point3d::y);
printf("&Point3d::z =%p\n", &Point3d::z);
}
#include<iostream>
usingnamespace std;
structPoint
{
int x, y;
double d1, d2;
}
intAdd(Point arr[], int size, int Point::*p)
{
int sum = 0;
for(int i = 0; i < size; i ++)
sum += arr[i].*p;
return sum;
}
doubleAdd1(Point arr[], int size, double Point::*p)
{
int sum = 0;
for(int i = 0; i < size; i ++)
sum += arr[i].*p;
return sum;
};
intmain()
{
Point pp[3] = { {1,2,1.0,2.0},{3,4,1.0,2.0}, {5,6,1.0,2.0} };
cout<<Add(pp, 3,&Point::x)<<endl<<Add(pp, 3, &Point::y)<<endl;
cout<<Add1(pp, 3,&Point::d1)<<endl<<Add1(pp, 3, &Point::d2)<<endl;
}
