深度探索C++对象模型读书笔记（一）
一、加上封装之后的布局成本：
在C语言中，“数据”和“处理数据的操作”(函数)是分开来声明的，语言本身并不具备“数据和函数”的关联。过程性的语言（典型代表为C）过程性是由一组“分布在各个以功能为导向的函数中”的算法所驱动。它们处理的是共同的外部数据。举例：
typedef struct point3d {
float x;
float y;
float z; } Point3d;
欲打印一个point3d，就需要定义一个函数，若要高效，甚至可以将此函数定义为宏函数，或者是直接在程序中完成其操作。
void print3d_print(const Point3d* pd) { printf("(%g,%g,%g)",pd->x,pd->y,pd->z); }
同理，某个点的坐标值也可以直接存取：Point3d pt；pt.x = 0.0；pt.y = 0.0；pt.z=0.0；（此处为了；能明显一点显示，将其转换成全角格式）由此可以看到，过程性的语言之间数据和函数是互相独立，之间并不存在某种特定的关系；
在C++当中，Point3d可以采取独立的“抽象数据类型（“abstract data type，ADT”）来实现，即将数据和处理数据的操作（函数）封装在一个整体（类）中：
class Point3d { public: Point3d(float x = 0.0,float y = 0.0,float z = 0.0):_x(x),_y(y),_z(z) {} float x() {return _x;} float y() {return _y;} float z() {return _z;} void x(float xval) {_x = xval;} void y(float yval) {_y = yval;} void z(float zval) {_z = zval;} private: float _x,_y,_z; }; inline ostream& operator<<(ostream& os,const Point3d& pt) { os<<"("<<pt.x()<<","<<pt.y()<<","<<pt.z()<<")"; };
在上述C Struct中，定义一个Struct Object：Point3d d1与在C++ Class中，定义一个Class Object： Point3d d2，从C语言到C++，将处理数据的操作（函数）封装到Class中，布局成本是否增加，换句话说，在相同的环境下sizeof(d2)的值是否大于sizeof(d1)的值，答案是否定的。加上封装之后布局成本并没有增加，虽然成员函数在class的声明当中，但是它并没有出现在class object中，每一个非内联成员函数只会诞生一个函数实例。至于每一个“拥有零个或一个定义”的内联函数则在其每一个使用者身上产生一个函数示例。C++的这种封装性质，并不会对其空间和执行期带来不良后果；其实，C++的布局成本主要体现在：1、virtual function机制；2、虚继承时virtual base class；
二、C++对象模式：
在C++中，数据成员（class data members）有2种：静态（static）和非静态（nonstatic），成员函数（class member function）有3中：静态（static）、非静态（nonstatic）和虚拟（virtual），考虑抽象以下一个类类型：
class Point { public: Point(float xval); virtual ~Point(); float x() const; static int PointCount(); protected: virtual ostream& print(ostream& os) const; float _x; static int _point_count; };
在这个class Point中，如何模塑出各种数据成员和成员函数呢？
1）、简单对象模型
在此模型中，每一个class object都是一系列的槽(slot)，而这个槽当中存放的是每一个member（包含数据和函数）的地址，很容易得到一个class object的大小为：指针的大小乘class中声明的成员个数；问题1：为什么要采用此模型？答：此模型的优点：简单，容易设计。但是此模型的缺点也异常明显：空间和时间效率都很低；问题2：为什么class object要存放成员的地址？答：这么做的原因是在class object都是指针类型，对象的大小很容易计算，如果保存的直接是成员，那么成员的类型不确定；
2）、表格驱动模型：
在此模型当中，为了对所有类的所有对象都有一致的表现形式，此模型吧所有与成员相关的信息都抽取出来，数据成员放在Member Data Table当中，成员函数放在Function Member Table当中，Function Member Table则是一列slot，每个slot指向一个成员函数，而Member Data Table中则直接存放数据成员。在此模型当中，每一个class实例出来的object在×86系统当中，都只占有8个字节的内存空间。但是这种表格驱动模型最终也没有实际应用于真正的C++编译器当中，但是Function Member table却成为后来支持Virtual function的一个有效的方案，在后来的编译器当中，virtual function都被保存在一系列的slot中。
3）、C++对象模型：
在后来的C++对象模型当中，可以看到non-static Data Member被直接保存在对象当中；如果class中有虚拟函数，则会为对象模型在增加一个Vptr指针，此指针指向一个包含用以支持RTTI的type_info object以及一系列的Virtual function地址的表格，值得一提的是，在virtual table中，地址由低到高分别为：type_info 以及在类中按申明顺序排列的一系列虚函数的地址；至于成员函数（包括静态与非静态）以及静态数据成员都被散列在对象内存之外；
总结：在三种对象模型当中：
1、第一种简单对象模型：优点：简单明了；缺点：赔上了空间及执行期的效率；
2、第二种表格驱动模型：优点：较简单模型来说，提供了较大的弹性，因为在类中如果成员有变动（可能是增加，溢出或是更改），那么此模型生成的对象大小依然恒定。从另一方面来说，此模型实例化之后的对象也在空间上比简单对象模型要轻量；缺点：不论是访问数据成员还是成员函数，都多了一层间接性，需要指针的指针才能对具体的成员进行访问，执行期效率降低；
3、第三种也就是后来普遍C++编译器所采用的对象模型：优点：较前两种模型来说，此模型最大的不同是将成员函数，静态数据成员都放在对象之外，当要用到这些成员时，通过一个this指针将对像和成员进行关联。此外，在对象中，通过一个vptr实现了RTTI以及后来的多态的特性。在执行效率以及空间上都做了一些改进。缺点：弹性限度较表格模型来说不够，因为如果类成员发生变动，那么随之而来的对象也要发生改变，要进行重新编译。
