Inside The C++ Object Model 學習筆記 -- 關于對象

一. C/C++ 語言中的方法和數據

??? 1. C語言的數據和方法???? 語言中數據和處理(函數)是分開的，語言本身不支持數據和函數的關聯性。這種方法我們稱之為：程序性的；它是由"分布在各個以功能為導向的函數中"d的算法所驅動，它們處理的是共同的數據。

???? 2. C++語言數據和方法
???? C++中是通過ADT(Abstract Data Type, ADT)來實現的。 C++可以在不同層次上進行抽象，造成的復雜度可能也不一樣。
???? 書中從簡單到復雜四個層次的抽象: 簡單類、繼承、一個參數的Template、兩個參數的模板。

二.C++加上封裝后的布局成本(Layout Costs for Adding Encapsulation)

??? 1. C++中的對象的布局
??? a. data member:? 直接的包涵在每一個class object(注意: 類對象，不是類)之中，這和C struct的情況是一樣的
??? b. member function: 它不出現在class object 之中.
?????? non-inline member: 它會產生一個行數的實體. 如果是非static的funciton, 每個function會加上一個this指針作為function的第一個參數.
?????? inline member: 會在每一個使用者身上產生一個函數的實體。這一般是為了提高效率。
???
??? 2. C++布局和存取上的額外開銷
??? a. virtual function 機制: 用以支持一個有效的"執行期綁定(runtime binding)"?
??? b. virtual base class


三. C++對象模型(The C++ Object Model)

??? 1. 簡單對象模型(A Simple Object Model)
??? 這種模型中，每個object是一系列的slots, 每個slot指向一個member. 每個member按其申明的次序各占用一個slot. 這里的member包括data member 和 function member. 每個member是通過slot的索引來訪問的。
??? 具體的模型參看:?
???

??? 2. 表格驅動模型(A Table-driven Object Model)
??? 這種模型中把class object的members分組放在一個data member table 和一個function member table中，class object內含兩個指向table的指針. member function table 是一系列的slots, 每個slot指向一個function member. data member table 則是直接的包涵有data本身。
??? 具體的模型參看:?
???

??? 3. C++對象模型(The C++ Object Model)
??? C++的對象模型如下:
??? a. nostatic data members 被直接的配置在每一個class object之內。
??? b. static data member 、static 和 nonstatic function members全部被放在所有的class object 之外。
??? c. virtual functions 則是以下列步驟支持的：
??????? i. 每一個class 產生一堆指向virtual functions的指針，放在表格之中，我們稱這個表格為：virtual table(vtbl).
?ii. 每個得class object 被添加了一個指針，指向相關的virtual table，我們把class object的這個指針稱之為vptr(virtual pointer)；這個vptr的設定和重置是由類的constructor、destructor 和 copy assignment 運算符自動完成的；每個類的type_info object也是經由virtual table指出的，通常是放在表格的第一個slot處。
??? 具體的模型參看:?
??? ?

??? d. 加上繼承(Adding Inheritance)
??? 在 A Simple Object Model 中，每一個基類可以被derived class object的一個slot指出，該slot內含base class subobject的地址。
??? 在虛擬繼承的情況下，base class 不管在繼承鏈中被派生多少次，永遠只有一個實體(subobject). 書中以iostream繼承體系說明。

??? C++中的base class subobject的data members直接放置于derived class object中。那么它的function members是怎么處理的呢？(我沒有理解這塊)
??? 對于virtual base class, C++ 2.0 是在class object中添加一個關聯 virtual base class object的指針。

??? e. 對象模型對程序的影響
??? 我覺得書上的這段代碼非常好的體現了不同模型對程序的影響
??? 預定義 class X 如下：
???

class ?X
{
public :
???? virtual ? ~ X() {??}
????X & ?X( const ?X & ?rhs) {??}

???? virtual ? void ?foo() {??}
}

// ?定義一個方法
X?foobar()
{
????X?xx;
????X? * px? = ? new ?X();
???? // ?
????xx.foo();
????px -> foo();

???? //
????delete?px;
???? return ?xx;
}

// ?這個函數可能的轉化為：
void ?foobar(X & ?_result)
{
????_result.X::X();
?
???? //
????px? = ? new (? sizeof (X)?);
???? if (px? != ? 0 )
????????px -> X::X();

???? // ?這里是不使用virtual?機制的foo調用
???? // ?注意這里的調用方法，不是用vtbl,?
???? // ?這樣如果有從class?X?繼承的類初始化或賦值給X基類時，
???? // ?調用foo的方法是X的方法,?是編譯時確定的
????foo( & _result);

???? // ?是用virtual?機制的foo調用,?它是運行時確定的
?( * px -> vtbl[ 2 ])(px);

????? // ?delete?px?
????? if (px? != ? 0 )
? {
?????????( * px -> vtbl[ 1 ])(px);?? // ?destructor
?????????_delete(px);
?????}

????? // ?
????? return ?;

四. 關鍵詞所帶來的差異(A Keyword Distinction)
??? 討論了class 和 struct 的差異和選擇

五. 對象的差異( A Object Distinction)

??? 1. C++程序設計模型支持三種programming paradigms.
??? a. 程序模型(procedural model) 就是像 C 一樣進行編程
??? b. 抽象數據類型模型(abstract data type model, ADT) 用對象進行編程
??? c. 面向對象模型(object-oriented model)
??? 模型中有一些彼此相關的類型，通過一個抽象的base class被封裝起來(也就是：接口)。類型之間的操作是通過接口進行的。

??? 純粹的以一種paradigm寫程序是好的.(哈哈，好像這不太可能，我還做不到)

???二.?面向對象模型(object-oriented model)
??? a . C++中多態支持性的支持是通過: pointer 和 reference來實現的.
??? 多態通過下面三種方法來支持:
??????? i. 經由一組隱含的轉化操作:???shape *ps = new circle();
??????? ii. 經由virtual function 機制??ps->rotate();
??????? iii. 經由 dynamic_cast和typeid來支持:
???????????? if(circle *pc = dynamic_cast<circle*>(ps)) ...
???多態內存需求
?????? i. 其 nonstatic data members 的總和大小
?????? ii. 任何字節對齊的額外填充(padding)
?????? iii. 支持virtual 而產生的額外負擔
????
??? b. 指針的類型
??? "指向不同類型的各指針"的差異，不在于其指針的表示法不同，也不在于其內容的不同， 而是其尋址出來的object的類型不同。也就是說"指針類型"會教導編譯器如何解釋某個特定地址中的內存內容及其大小.

????c. ?加上多態之后(Adding Polymorphism)
??? 以如下為例:????

?1 class ?Bear?:? public ?ZooAnimal
?2 {?
?3 public :?
?4 ????Bear();?
?5 ???? ~ Bear();?
?6
?7 ???? // ??
?8 ???? void ?rotate();?
?9 ???? virtual ? void ?dance();?
10
11 ???? // ??
12 protected :?
13 ???? enum ?Dances? {??} ;?
14
15 ????Dances?dances_known;?
16 ???? int ?cell_block;?
17 } ;?
18
19 /**/ ///
20 Bear?b(? " Yogi " ?);?
21 Bear? * pb? = ? & b;?
22 Bear? & rb? = ? * pb;?
23

??? 具體的內存布局如?
????
???

??? //
??? 現有???

以上每個都指向Bear object的第一個byte，其間的差別是，pb所涵蓋的地址包含整個的Bear object, 而pz所涵蓋的地址只包含Bear object中的 ZooAnimal subobject部分。你只能用pz來處理Bear中的virtual functions, 而不能直接的處理Bear中的其他任何members.
??? 注意pz的類型將在編譯時確定以下兩點:
???? i. pz固定的可用接口
??? ?ii. pz的接口的access level；因為子類的access level可能是不同于基類的，編譯時會檢測是否可以轉換。

??? e. 對象賦值問題
?

?Bear?b;?
?ZooAnimal?za? = ?b;?

? // ?ZooAnimal::rotate()?invoked?
?za.rotate();?

????這里有兩個問題
????i. za為什么調用的是ZoomAnimal::rotate的實體而不是 Bear的實體?
?? 答：za并不是一個Bear, 它只是一個ZoomAnimal, 多態的這種特性不能用在直接存取的objects上。所以? za.rotate()調用只能是 ZooAnimal::rotate()

????ii. 如果初始化函數將一個object的內容完全拷貝到另一個object中去，為什么za的vpt不是指向Bear的virtual table呢？
????答：編譯器在初始化或賦值操作時，如果某個object含有一個或多個vptrs, 那么這些vptrs的內容不會被原對象初始化或改變.
?例如上例的 ZooAnimal za = b, 這里的vptr并不會被 b 的vptr所替代.
???
???

???

???

?

?

?

posted on 2006-04-18 17:31 猩猩 閱讀(842) 評論(1)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C&C++語言