Part1一、關(guān)于對(duì)象

C 語(yǔ)言是程序性的，語(yǔ)言本身并沒(méi)有支持?jǐn)?shù)據(jù)和函數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性C 中可能采取抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，或者是多層次的類(lèi)結(jié)構(gòu)完成 C 的封裝并沒(méi)有增加多少成本，每一個(gè)成員函數(shù)雖然在class中聲明，但是卻不出現(xiàn)在每個(gè)對(duì)象中 每一個(gè)非內(nèi)聯(lián)的成員函數(shù)只會(huì)誕生一個(gè)函數(shù)實(shí)例 每個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)會(huì)在其每一個(gè)使用者身上產(chǎn)生一個(gè)函數(shù)實(shí)例C 在布局以及存儲(chǔ)時(shí)間上主要的額外負(fù)擔(dān)是由virtual引起的 虛函數(shù)機(jī)制用以支持一個(gè)有效率的“執(zhí)行期綁定” 虛基類(lèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)“多次出現(xiàn)在繼承關(guān)系中的基類(lèi)，有一個(gè)單一而被共享的實(shí)例”

還有一些多重繼承下的額外負(fù)擔(dān)，發(fā)生在一個(gè)派生類(lèi)和其第二或后繼之基類(lèi)的轉(zhuǎn)換之間

1.1 C 對(duì)象模式

C 對(duì)象模型有以下幾點(diǎn)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員放在類(lèi)對(duì)象內(nèi)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員放在類(lèi)對(duì)象外靜態(tài)和非靜態(tài)成員函數(shù)也放在類(lèi)對(duì)象外虛函數(shù)則不同 每個(gè)類(lèi)中存放一個(gè)指針?lè)Q為vptr，指向虛函數(shù)表表中每個(gè)都指向一個(gè)虛函數(shù)

C 對(duì)象模型

1.2 關(guān)鍵詞所帶來(lái)的差異

int ( *pq ) ( ); //聲明當(dāng)語(yǔ)言無(wú)法區(qū)分那是一個(gè)聲明還是一個(gè)表達(dá)式時(shí)，我們需要一個(gè)超越語(yǔ)言范圍的規(guī)則，而該規(guī)則會(huì)將上述式子判斷為一個(gè)“聲明“

struct和class可以相互替換，他們只是默認(rèn)的權(quán)限不一樣如果一個(gè)程序員需要擁有C聲明的那種struct布局，可以抽出來(lái)單獨(dú)成為struct聲明，并且和C 部分組合起來(lái)

1.3 對(duì)象的差異

C 支持三種程序范式：程序模型、抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型模型、面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο竽Ｐ驮诶^承體系中 ，有時(shí)候編譯期間無(wú)法確定指針或引用所指類(lèi)型

C 支持的多態(tài)類(lèi)型：

1. 經(jīng)由一組隱式的轉(zhuǎn)化操作：如派生類(lèi)指針轉(zhuǎn)化為指向父類(lèi)的指針
2. 經(jīng)由虛函數(shù)機(jī)制
3. 經(jīng)由dynamic_cast 和 typeid運(yùn)算符
一個(gè)class所占的大小包括：其非靜態(tài)成員所占的大小 由于內(nèi)存對(duì)齊填補(bǔ)上的大小 加上支持虛函數(shù)而產(chǎn)生的大小

指針的類(lèi)型，只能代表其讓編譯器如何解釋其所指向的地址內(nèi)容，和它本身類(lèi)型無(wú)關(guān)，所以轉(zhuǎn)換其實(shí)是一種編譯器指令，不改變所指向的地址，只影響怎么解釋它給出的地址

當(dāng)一個(gè)基類(lèi)對(duì)象被初始化為一個(gè)子類(lèi)對(duì)象時(shí)，派生類(lèi)就會(huì)被切割用來(lái)塞入較小的基類(lèi)內(nèi)存中，派生類(lèi)不會(huì)留下任何東西，多態(tài)也不會(huì)再呈現(xiàn)。

Part2二、構(gòu)造函數(shù)語(yǔ)意學(xué)

2.1 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的構(gòu)造操作

以下四種情況下，會(huì)合成有用的構(gòu)造函數(shù)：帶有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的成員函數(shù)對(duì)象，不過(guò)這個(gè)合成操作只有在構(gòu)造函數(shù)真正需要被調(diào)用時(shí)才發(fā)生，但只是調(diào)用其成員的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，其他則不會(huì)初始化如果一個(gè)派生類(lèi)的父類(lèi)帶有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，那么子類(lèi)如果沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)，則會(huì)合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，如果有的話(huà)但是沒(méi)有調(diào)用父類(lèi)的，則編譯器會(huì)插入一些代碼調(diào)用父類(lèi)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)帶有一個(gè)虛函數(shù)的類(lèi)類(lèi)聲明（或繼承）一個(gè)虛函數(shù) 類(lèi)派生自一個(gè)繼承串鏈，其中有一個(gè)或更多的虛基類(lèi)帶有一個(gè)虛基類(lèi)的類(lèi)

C 新手常見(jiàn)的兩個(gè)誤解：任何class如果沒(méi)有定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，就會(huì)被合成出來(lái)一個(gè)編譯器合成出來(lái)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)會(huì)顯式設(shè)定類(lèi)中的每一個(gè)數(shù)據(jù)成員的額 默認(rèn)值

2.2 拷貝構(gòu)造函數(shù)的構(gòu)造操作

有三種情況會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)：對(duì)一個(gè)對(duì)象做顯式的初始化操作當(dāng)對(duì)象被當(dāng)作參數(shù)交給某個(gè)函數(shù)當(dāng)函數(shù)傳回一個(gè)類(lèi)對(duì)象時(shí)

如果類(lèi)沒(méi)有聲明一個(gè)拷貝函數(shù)，就會(huì)有隱式的聲明和隱式的定義出現(xiàn)，同默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)一樣在使用時(shí)才合成出來(lái) 什么情況下一個(gè)類(lèi)不展現(xiàn)“淺拷貝語(yǔ)意”：當(dāng)類(lèi)內(nèi)含有一個(gè)成員類(lèi)而后者的類(lèi)聲明中有一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)（例如內(nèi)含有string成員變量） 當(dāng)類(lèi)繼承自一個(gè)基類(lèi)而基類(lèi)中存在拷貝構(gòu)造函數(shù)這兩個(gè)編譯器都會(huì)合成拷貝構(gòu)造函數(shù)并且安插進(jìn)那個(gè)成員和基類(lèi)的拷貝構(gòu)造函數(shù)當(dāng)類(lèi)聲明了一個(gè)或多個(gè)虛函數(shù)編譯器會(huì)顯式的設(shè)定新類(lèi)的虛函數(shù)表，而不是直接拷貝過(guò)來(lái)指向同一個(gè)當(dāng)類(lèi)派生自一個(gè)繼承串鏈，其中有一個(gè)或多個(gè)虛基類(lèi)編譯器會(huì)合成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，安插一些代碼用來(lái)設(shè)定虛基類(lèi)指針和偏移的初值，對(duì)每個(gè)成員執(zhí)行必要的深拷貝初始化操作，以及執(zhí)行其他的內(nèi)存相關(guān)工作

2.3 程序轉(zhuǎn)化語(yǔ)意學(xué)

在將一個(gè)類(lèi)作為另一個(gè)類(lèi)的初值情況下，語(yǔ)言允許編譯器有大量的自由發(fā)揮的空間，用來(lái)提升效率，但是缺點(diǎn)是不能安全的規(guī)劃拷貝構(gòu)造函數(shù)的副作用，必須視其執(zhí)行而定

拷貝構(gòu)造的應(yīng)用，編譯器會(huì)多多少的進(jìn)行部分轉(zhuǎn)換，尤其是當(dāng)一個(gè)函數(shù)以值傳遞的方式傳回一個(gè)對(duì)象，而該對(duì)象有一個(gè)合成的構(gòu)造函數(shù)，此外編譯器也會(huì)對(duì)拷貝構(gòu)造的調(diào)用進(jìn)行調(diào)優(yōu)，以額外的第一參數(shù)取代NRV（Named Return Value）

2.4 成員們的初始化隊(duì)伍

四種情況下你需要使用成員初始化列表當(dāng)初始化一個(gè)引用成員變量當(dāng)初始化一個(gè)const 成員變量當(dāng)調(diào)用一個(gè)基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，而它擁有一組參數(shù)當(dāng)調(diào)用一個(gè)類(lèi)成員變量的構(gòu)造函數(shù)，而它擁有一組參數(shù)

class Word{
String _name;
int _cnt;
public:
Word(){
_name = 0;
_cnt = 0;
}
/*使用成員列表初始化可以解決
Word() : _name(0)，_cnt(0){

}
*/
}

上式不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是會(huì)有效率問(wèn)題，因?yàn)檫@樣會(huì)先產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)的string對(duì)象，然后將它初始化，之后以一個(gè)賦值運(yùn)算符將臨時(shí)對(duì)象指定給_name，再摧毀臨時(shí)的對(duì)象

成員初始化列表中的初始化順序是按照類(lèi)中的成員變量聲明的順序，與成員初始化列表的排列順序無(wú)關(guān)

Part33、Data語(yǔ)意學(xué)

class X{};
class Y : public virtual X {};
class Z : public virtual X {};
class A : public Y,public Z {};

sizeof(X) //1
sizeof(Y) //4
sizeof(Z) //4
sizeof(A) //8
X為1是因?yàn)榫幾g器的處理，在其中插入了1個(gè)char，為了讓其對(duì)象能在內(nèi)存中有自己獨(dú)立的地址Y，Z是因?yàn)樘摶?lèi)表的指針A 中含有Y和Z所以是8

每一個(gè)類(lèi)對(duì)象大小的影響因素：非靜態(tài)成員變量的大小virtual特性?xún)?nèi)存對(duì)齊

3.1 數(shù)據(jù)成員的綁定

如果類(lèi)的內(nèi)部有typedef,請(qǐng)把它放在類(lèi)的起始處，因?yàn)榉乐瓜瓤吹降氖侨值暮瓦@個(gè)typedef相同的沖突，編譯器會(huì)選擇全局的，因?yàn)橄瓤吹饺值?

3.2 數(shù)據(jù)成員的布局

非靜態(tài)成員變量的在內(nèi)存中的順序和其聲明順序是一致的但是不一定是連續(xù)的，因?yàn)橹虚g可能有內(nèi)存對(duì)齊的填補(bǔ)物 virtual機(jī)制的指針?biāo)诺奈恢煤途幾g器有關(guān)

3.3 成員變量的存取

靜態(tài)變量都被放在一個(gè)全局區(qū)，與類(lèi)的大小無(wú)關(guān)，正如對(duì)其取地址得到的是與類(lèi)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果兩個(gè)類(lèi)有相同的靜態(tài)成員變量，編譯器會(huì)暗自為其名稱(chēng)編碼，使兩個(gè)名稱(chēng)都不同非靜態(tài)成員變量則是直接放在對(duì)象內(nèi)，經(jīng)由對(duì)象的地址和在類(lèi)中的偏移地址取得，但是在繼承體系下，情況就會(huì)不一樣，因?yàn)榫幾g器無(wú)法確定此時(shí)的指針指的具體是父類(lèi)對(duì)象還是子類(lèi)對(duì)象

3.4 繼承下的數(shù)據(jù)成員

在下面給定的兩個(gè)類(lèi)中依次討論不同情況：

原本的數(shù)據(jù)模型

在單一繼承沒(méi)有虛函數(shù)的情況下布局圖

單一繼承且無(wú)虛函數(shù)這種情況下常見(jiàn)錯(cuò)誤：可能會(huì)重復(fù)設(shè)計(jì)一些操作相同的函數(shù)，我們可以把某些函數(shù)寫(xiě)成inline,這樣就可以在子類(lèi)中調(diào)用父類(lèi)的某些函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化把數(shù)據(jù)放在同一個(gè)類(lèi)中和繼承起來(lái)的內(nèi)存布局可能不同，因?yàn)槊總€(gè)類(lèi)需要內(nèi)存對(duì)齊

分層繼承的布局

可見(jiàn)內(nèi)存大了100%

容易出現(xiàn)的不易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：

繼承下易犯錯(cuò)誤

當(dāng)加上多態(tài)之后，對(duì)空間上增加的額外負(fù)擔(dān)包括：

導(dǎo)入一個(gè)虛函數(shù)表，表中的個(gè)數(shù)是聲明的虛函數(shù)的個(gè)數(shù)加上一個(gè)或兩個(gè)slots(用來(lái)支持運(yùn)行類(lèi)型識(shí)別)在每個(gè)對(duì)象中加入vptr，提供執(zhí)行期的鏈接，使每一個(gè)類(lèi)能找到相應(yīng)的虛函數(shù)表加強(qiáng)構(gòu)造函數(shù)，使它能夠?yàn)関ptr設(shè)定初值，讓它指向?qū)?yīng)的虛函數(shù)表，這可能意味著在派生類(lèi)和每一個(gè)基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中，重新設(shè)定vptr的值加強(qiáng)析構(gòu)函數(shù)，使它能夠消抹“指向類(lèi)的相關(guān)虛函數(shù)表”的vptr,vptr很可能以及在子類(lèi)析構(gòu)函數(shù)中被設(shè)定為子類(lèi)的虛表地址。析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序是反向的，從子類(lèi)到父類(lèi)

以下是三種情況：不同的繼承下會(huì)有不同的布局

vptr放在前端

單一繼承有虛函數(shù)

多重繼承

**單一繼承特點(diǎn)：**派生類(lèi)和父類(lèi)對(duì)象都是從相同的地址開(kāi)始，區(qū)別只是派生類(lèi)比較大能容納自己的非靜態(tài)成員變量

多重繼承下會(huì)比較復(fù)雜

多重繼承關(guān)系
一個(gè)派生對(duì)象，把它的地址指定給最左邊的基類(lèi)，和單一繼承一樣，因?yàn)槠鹗嫉刂肥且粯拥?，但是后面的需要更改，因?yàn)樾枰由锨懊婊?lèi)的大小，才能得到后面基類(lèi)的地址

多重繼承數(shù)據(jù)分布

虛繼承

STL標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中使用的虛繼承：

虛繼承例子
虛繼承關(guān)系：

虛繼承數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的分布

虛繼承數(shù)據(jù)模型2

3.5 對(duì)象成員的效率

程序員如果關(guān)心程序效率，應(yīng)該實(shí)際測(cè)試，不要光憑推論、常識(shí)判斷或假設(shè)。優(yōu)化操作并不一定總是能夠有效運(yùn)行，我不止一次以?xún)?yōu)化方式來(lái) 編譯一個(gè)已通過(guò)編譯的正常程序，卻以失敗收?qǐng)?

3.6 指向數(shù)據(jù)成員的指針

vptr通常放在起始處或尾端，與編譯器有關(guān)，C 標(biāo)準(zhǔn)允許放在類(lèi)中的任何位置 取某個(gè)類(lèi)成員變量的地址，通常取到得的是在類(lèi)的首地址的偏移位置例如