http://dev.yesky.com/136/2317136.shtml
一個(gè)C++程序員，想要進(jìn)一步提升技術(shù)水平的話，應(yīng)該多了解一些語(yǔ)言的語(yǔ)意細(xì)節(jié)。對(duì)于使用VC++的程序員來(lái)說(shuō)，還應(yīng)該了解一些VC++對(duì)于C++的詮釋。Inside the C++ Object Model雖然是一本好書，然而，書的篇幅多一些，又和具體的VC++關(guān)系小一些。因此，從篇幅和內(nèi)容來(lái)看，譯者認(rèn)為本文是深入理解C++對(duì)象模型比較好的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。
這篇文章以前看到時(shí)就覺(jué)得很好，舊文重讀，感覺(jué)理解得更多一些了，于是產(chǎn)生了翻譯出來(lái)，與大家共享的想法。雖然文章不長(zhǎng)，但時(shí)間有限，又若干次在翻譯時(shí)打盹睡著，拖拖拉拉用了小一個(gè)月。
一方面因本人水平所限，另一方面因翻譯時(shí)經(jīng)常打盹，錯(cuò)誤之處恐怕不少，歡迎大家批評(píng)指正。
前言 了解你所使用的編程語(yǔ)言究竟是如何實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于C++程序員可能特別有意義。首先，它可以去除我們對(duì)于所使用語(yǔ)言的神秘感，使我們不至于對(duì)于編譯器干的活感到完全不可思議；尤其重要的是，它使我們?cè)贒ebug和使用語(yǔ)言高級(jí)特性的時(shí)候，有更多的把握。當(dāng)需要提高代碼效率的時(shí)候，這些知識(shí)也能夠很好地幫助我們。
本文著重回答這樣一些問(wèn)題：
* 類如何布局？
* 成員變量如何訪問(wèn)？
* 成員函數(shù)如何訪問(wèn)？
* 所謂的“調(diào)整塊”（adjuster thunk）是怎么回事？
* 使用如下機(jī)制時(shí)，開(kāi)銷如何：
* 單繼承、多重繼承、虛繼承
* 虛函數(shù)調(diào)用
* 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到基類，或者強(qiáng)制轉(zhuǎn)換到虛基類
* 異常處理
首先，我們順次考察C兼容的結(jié)構(gòu)（struct）的布局，單繼承，多重繼承，以及虛繼承；接著，我們講成員變量和成員函數(shù)的訪問(wèn)，當(dāng)然，這里面包含虛函數(shù)的情況；再接下來(lái)，我們考察構(gòu)造函數(shù)，析構(gòu)函數(shù)，以及特殊的賦值操作符成員函數(shù)是如何工作的，數(shù)組是如何動(dòng)態(tài)構(gòu)造和銷毀的；最后，簡(jiǎn)單地介紹對(duì)異常處理的支持。
對(duì)每個(gè)語(yǔ)言特性，我們將簡(jiǎn)要介紹該特性背后的動(dòng)機(jī)，該特性自身的語(yǔ)意（當(dāng)然，本文決不是“C++入門”，大家對(duì)此要有充分認(rèn)識(shí)），以及該特性在微軟的VC++中是如何實(shí)現(xiàn)的。這里要注意區(qū)分抽象的C++語(yǔ)言語(yǔ)意與其特定實(shí)現(xiàn)。微軟之外的其他C++廠商可能提供一個(gè)完全不同的實(shí)現(xiàn)，我們偶爾也會(huì)將VC++的實(shí)現(xiàn)與其他實(shí)現(xiàn)進(jìn)行比較。
類布局 本節(jié)討論不同的繼承方式造成的不同
內(nèi)存布局。
1、C結(jié)構(gòu)（struct）
由于C++基于C，所以C++也“基本上”兼容C。特別地，C++規(guī)范在“結(jié)構(gòu)”上使用了和C相同的，簡(jiǎn)單的內(nèi)存布局原則：成員變量按其被聲明的順序排列，按具體實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的對(duì)齊原則在內(nèi)存地址上對(duì)齊。所有的C/C++廠商都保證他們的C/C++編譯器對(duì)于有效的C結(jié)構(gòu)采用完全相同的布局。這里，A是一個(gè)簡(jiǎn)單的C結(jié)構(gòu)，其成員布局和對(duì)齊方式都一目了然。
struct A {
?? char c;
?? int i;
}; |
譯者注：從上圖可見(jiàn)，A在內(nèi)存中占有8個(gè)字節(jié)，按照聲明成員的順序，前4個(gè)字節(jié)包含一個(gè)字符（實(shí)際占用1個(gè)字節(jié)，3個(gè)字節(jié)空著，補(bǔ)對(duì)齊），后4個(gè)字節(jié)包含一個(gè)整數(shù)。A的指針就指向字符開(kāi)始字節(jié)處。
2、有C++特征的C結(jié)構(gòu)
當(dāng)然了，C++不是復(fù)雜的C，C++本質(zhì)上是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言：包含繼承、封裝，以及多態(tài)。原始的C結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)改造，成了面向?qū)ο笫澜绲幕悺３顺蓡T變量外，C++類還可以封裝成員函數(shù)和其他東西。然而，有趣的是，除非為了實(shí)現(xiàn)虛函數(shù)和虛繼承引入的隱藏成員變量外，C++類實(shí)例的大小完全取決于一個(gè)類及其基類的成員變量！成員函數(shù)基本上不影響類實(shí)例的大小。
這里提供的B是一個(gè)C結(jié)構(gòu)，然而，該結(jié)構(gòu)有一些C++特征：控制成員可見(jiàn)性的“public/protected/private”關(guān)鍵字、成員函數(shù)、靜態(tài)成員，以及嵌套的類型聲明。雖然看著琳瑯滿目，實(shí)際上只有成員變量才占用類實(shí)例的空間。要注意的是，C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)不限制由“public/protected/private”關(guān)鍵字分開(kāi)的各段在實(shí)現(xiàn)時(shí)的先后順序，因此，不同的編譯器實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存布局可能并不相同。（在VC++中，成員變量總是按照聲明時(shí)的順序排列）。
struct B {
public:
?? int bm1;
protected:
?? int bm2;
private:
?? int bm3;
?? static int bsm;
?? void bf();
?? static void bsf();
?? typedef void* bpv;
?? struct N { };
}; |
譯者注：B中，為何static int bsm不占用內(nèi)存空間？因?yàn)樗庆o態(tài)成員，該數(shù)據(jù)存放在程序的數(shù)據(jù)段中，不在類實(shí)例中。
3、單繼承
C++提供繼承的目的是在不同的類型之間提取共性。比如，科學(xué)家對(duì)物種進(jìn)行分類，從而有種、屬、綱等說(shuō)法。有了這種層次結(jié)構(gòu)，我們才可能將某些具備特定性質(zhì)的東西歸入到最合適的分類層次上，如“懷孩子的是哺乳動(dòng)物”。由于這些屬性可以被子類繼承，所以，我們只要知道“鯨魚、人”是哺乳動(dòng)物，就可以方便地指出“鯨魚、人都可以懷孩子”。那些特例，如鴨嘴獸（生蛋的哺乳動(dòng)物），則要求我們對(duì)缺省的屬性或行為進(jìn)行覆蓋。
C++中的繼承語(yǔ)法很簡(jiǎn)單，在子類后加上“:base”就可以了。下面的D繼承自基類C。
struct C {
?? int c1;
?? void cf();
}; |
struct D : C {
?? int d1;
?? void df();
}; |
既然派生類要保留基類的所有屬性和行為，自然地，每個(gè)派生類的實(shí)例都包含了一份完整的基類實(shí)例數(shù)據(jù)。在D中，并不是說(shuō)基類C的數(shù)據(jù)一定要放在D的數(shù)據(jù)之前，只不過(guò)這樣放的話，能夠保證D中的C對(duì)象地址，恰好是D對(duì)象地址的第一個(gè)字節(jié)。這種安排之下，有了派生類D的指針，要獲得基類C的指針，就不必要計(jì)算偏移量了。幾乎所有知名的C++廠商都采用這種內(nèi)存安排。在單繼承類層次下，每一個(gè)新的派生類都簡(jiǎn)單地把自己的成員變量添加到基類的成員變量之后。看看上圖，C對(duì)象指針和D對(duì)象指針指向同一地址。