189 8069 5689
//64位系统
class A{ }; //sizeof(A)为1
class B : virtual public A{ }; //sizeof(B)为8
class C : virtual public A{ }; //sizeof(C)为8
class D : public B, public C{ }; //sizeof(D)为16
//sizeof(A)为1是因为编译器会安插一个char，使得多个object会有不同的地址
内存布局:
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造成B和C大小为8的原因如下：
nonstatic data members和virtual nonstatic data members都存与class object中，且没有强制定义其排列顺序；static data members存于global data segment，不影响class object大小
nonstatic data members在class object中同一个access level的内存排列顺序应和被声明的顺序相同，不受static data members影响
class object的同一个access section中members不一定非得连续排列，member的alignment和内部使用的data members可能会介于声明的members间；且多个access section中data members可以自由排序，不用考虑声明顺序
access sections的多少并不影响内存大小
class A
{
public:
...
private:
float x;
static int y;
private:
float z;
static int i;
private:
float j;
}
extern float x;
class A
{
public:
A(float, float, float);
float X() const { return x; };
private:
float x, y, z;
}
放在现在，X()的返回值肯定是class内部那个，但在以前的编译器，此操作会返回extern那个。因此，这也就产生了两种防御性程序风格：
将所有data member放于class声明最开始处
class A
{
private:
float x, y, z;
public:
//这样将保证class内部
float X() const { return x; };
}
将所有inline member functions，放于class外。inline函数实体，在整个class声明完全看见后，绑定操作才会进行
class A
{
public:
A();
private:
float x,y,z;
};
inline float A::X() const
{
return x;
}
请思考如下代码：
typedef int length;
class A
{
public:
//length被判定为int类型
//_val 判定为A::_val
void do1( length val ) { _val = val; };
length do1() { return _val; };
private:
//这里length必须在"本class对它的第一个操作前"被看见.否则先前的判定操作不合法
typedef float length;
length _val;
}
对于member function的argument list来说，argument list中的名称会在它们第一次遭遇时被适当判断完成。因此，需要将nested type声明放于判断前
现有如下代码：
A a;
//x的存取成本？
a.x = 0.0;
A* ot = &A;
//通过指针的x的存取成本？
pt->x = 0.0
class object里的static data member，对于class objects和其本身，都不会产生额外负担
无论是复杂的继承关系还是单一的class object，static data member永远只有一个实例
static data member每次被取用时，编译器都会对其进行转化
//a.i = 0;
A::i = 0;
//pt->i = 0;
A::i = 0;
多个相同的classs都声明相同的static member，在data segment中这肯定会导致名称冲突，但编译器对其进行name-mangling，也就是暗中对每一个冲突的static data member编码，如此即可获得独一无二的识别代码
对于以上代码，虽然使用的member selection operators对static data member进行存取操作，但这只是图方便，实际上static data member并不在class object中，因此也并没有通过class object
若由A中的一函数调用static data member，会发生如下转化：
//do为A中的函数
do().i = 0;
//转化求值
(void) do();
A.i = 0;
若取static data member地址，也只会得到指向其类型的指针，并不会指向其class member
&A::i;
//转化
const int*
nonstatic data members存放在class object中，需经过explict或implicit class object进行存取，且进行存取操作时，编译器还需要把class object的起始地址加上data member的offset
A A::do1( const A& pt )
{
x += pt.x;
y += pt.y;
z += pt.z;
}
//转化
A A::do1( A* const this, const A& pt )
{
this->x += pt.x;
this->y += pt.y;
this->z += pt.z;
}
--------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------
a.y = 0.0;
//起始地址+offset
&a + (A::y - 1);
这里的"-1"操作是因为指向data member的指针的offset总是被加上1，如此编译系统即可区分"指向data member的指针，用以指出class的第一个member"和"指向data member的指针，没有指向任何member"两种情况
class B
{
public:
virtual ~B();
protected:
static B origin;
float x,y,z;
}
//&origin: 当前地址减去offset并加一
float B::* p1 = &origin.y;
//最终得到val:offset + 1
float B::* p2 = &B::x; //B::* 是指向B data member的指针
因为offset的值于编译期即可得出，因此存取一个nonstatic data member其实效率和c struct member一样，派不派生也是如此
现有以下代码：
class Point2d
{
public:
float x() { return _x; }
float y() { return _y; }
void operation+=( const Point2d& rhs )
{
_x += rhs.x();
_y += rhs.y();
}
... //constructor
private:
float _x, _y;
}
class Point3d
{
public:
float z() { return _z; }
void operation+=( const Point3d& rhs )
{
Point2d::operator+=( rhs );
_z += rhs.z();
}
...//constructor
private:
float _z;
}
以上这种继承被称为具体继承（concrete inheritance），derived class继承base class的data member和 member function，将之局部化，但这种行为并不会增加空间和时间上的额外负担。没有virtual function时，布局其实和c struct一样
对于具体继承，需要注意因alignment padding膨胀的空间
//32位
//A大小 4 + 1 + alignment 3
class A
{
private:
int val;
char c1;
}
//B大小由8 + 1 + aligment3
class B : public A
{
private:
char c2;
}
//根据B的意思，C也就是16
class C : public B
{
private:
char c3;
}
也许你会认为，这不是浪费很多空间吗，为什么不让derived class member直接填上base class aligment那一部分?
如果是以上布局，又会产生一个问题：继承而得的members会被覆盖
B* pb;
A* pa1, pa2; //可指向ABC
pa1 = pb;
//这将导致c2的值被覆盖掉
*pa2 = *pa1;
现有如下代码：
class Point2d
{
public:
float x() { return _x; }
float y() { return _y; }
virtual void operation+=( const Point2d& rhs )
{
_x += rhs.x();
_y += rhs.y();
}
virtual float z() { return 0.0; }
virtual void z(float) { }
... //constructor
private:
float _x, _y;
}
class Point3d
{
public:
float z() { return _z; }
void operation+=( const Point2d& rhs )
{
Point2d::operator+=( rhs );
_z += rhs.z();
}
...//constructor
private:
float _z;
}
//p1和p2可能为Point2d类型，也可能为Point3d类型
void do( Point2d& p1, Point2d& p2 )
{
p1 += p2;
}
现有如下代码：
class Point2d
{
public:
... //含有virtual函数
protected:
float _x, _y;
}
class Point3d : public Point2d
{
...
protected:
float _z;
}
class Vertex
{
public:
... //含有virtual函数
protected:
Vertex* next;
}
class Vertex3d : public point3d, public Vertex
{
...
protected:
float mumble;
}
Vertex3d v3d;
Vertex* pv;
Point2d* p2d;
Point3d* p3d;
pv = &v3d;
//内部转换 pv = (Vertex*)( ( (char*)&v3d ) + sizeof(Point3d) );
//无需转换
p2d = &v3d;
p3d = &v3d
Vertex3d* pv3d;
Vertex* pv;
//若想进行指针的指定操作，还需加个判断
pv = pv3d ? (Vertex*)((char*)pv3d) + sizeof( Point3d ); //pv3d可能为野指针
内存布局：
iostram library：
//对应如下左图
class ios {...};
class istream : public ios {...};
class ostream : public ios {...};
class iostream : public istream, public ostream {...};
//对应如下右图
class ios {...};
class istream : virtual public ios {...};
class ostream : virtual public ios {...};
class iostream : public istream, public ostream {...};
根据如上可知，虚拟继承可以解决存储多个同一base class的问题(ios)，那么这是如何实现的呢？
编译期实现策略：
class Point2d
{
...
protected:
float _x, _y;
}
class Point3d : virtual public Point2d
{
...
protected:
float _z;
}
class Vertex : virtual public Point2d
{
...
protected:
Vertex* next;
}
class Vertex3d : public Vertex, public Point3d
{
...
protected:
float mumble;
}
一般的布局策略是先安排derived class不变部分，随后建立共享部分
存取class的共享部分：在每一个derived class object中安插一些指针，每个指针指向一个virtual base class
void Point3d::operator+=( const Point3d& rhs )
{
_x += rhs._x;
_y += rhs._y;
_z += rhs._z;
}
//进行如下转换
__vbcPoint2d->_x += rhs.__vbcPoint2d->_x;
_z += rhs._z;
----------------------------------分割线-------------------------
Point2d* p2d = pv3d;
//进行如下转换
Point2d* p2d = pv3d ? pv3d->__vbcPoint2d : 0;
然而，这种实现模型却存在两个缺点：
解决：
对于第一个，引入virtual base class table，virtual base class指针放在table中，编译期会安插一个指针指向virtual base class table
对于第二个，拷贝取得所有的nested virtual base class指针
virtual base class最有效的形式：一个抽象virtual base class，不含data member