《深度探索C++对象模型》第一章 | 关于对象

C++对象模式

非静态数据成员放置在每个类对象内，静态数据成员则被放置在所有类对象之外。静态和非静态的成员函数也被放置在所有类对象之外。每个类产生一堆指向虚函数的指针，放在虚表（vtbl）中。每个类对象维护一个指针（vptr），指向相关的虚表。虚表的首元素维护了每个类所关联的type_info对象。
优点：空间与存取时间效率高
缺点：一旦所用到的类对象的非静态数据成员有所修改，那么代码就要重新编译

加上继承

C++支持单一继承、多重继承和虚拟继承。在虚拟继承的情况下，基类不管在继承链中被派生多少次，永远只会存在一个实体。

C++中凡是处于同一个访问控制修饰符下的数据，必定保证以其生命的次序出现在内存布局中。然而被放置在多个访问控制修饰符下的各笔数据，内存的排布顺序就不一定了。同样的道理，基类和派生类的内存布局也没有谁先谁后的强制规定。虚函数也会对内存布局产生影响。

对象的差异

只有通过指针或者引用间接处理基类对象，才能支持面向对象程序设计所需的多态性质。

C++以下列方法支持多态：

• 经由一组隐含的转化操作，例如把一个派生类指针转化为一个基类的指针
• 经由虚函数机制
• 经由dynamic_cast和typeid运算符

类对象的内存

• 其非静态数据成员的总和
• 加上任何由于内存对齐而填补的空间
• 加上为了支持虚函数而内部产生的额外负担

void*类型的指针只表示一个地址，不能够通过它操作所指的对象。类型转换其实是一种编译器指令，大部分情况下它不改变一个指针所含的真正地址，只影响“被指向的内存大小和其内容”的解释方式。

加上多态之后

class Bear : public ZooAnimal{
public:
    Bear();
    ~Bear();
    // ...
    void rotate();
    virtual void dance();
    // ...
protected:
    enum Dances { ... };

    Dances dances_known;
    int cell_block;
};

Bear b;
ZooAnimal *pz = &b;
Bear *pb = &b;

这两个指针都指向Bear对象的首个字节，差别是pb所涵盖的地址包含整个Bear对象，而pz所涵盖的地址只包含Bear对象中的ZooAnimal部分。除了ZooAnimal对象中出现的成员，不能用pz直接处理Bear的任何成员，除非使用虚函数机制：

pz->cell_block;                       // 不合法
((Bear*)pz)->cell_block;              // 合法
dynamic_cast<Bear*>(pz)->cell_block;  // 合法
pb->cell_block;                       // 合法

当我们写下代码pz->rotate();时，pz的类型将在编译期决定以下两点：

• 固定的可用接口，即pz只能调用ZooAnimal的public接口
• 该接口的访问权限

在执行期，pz所指的对象类型可以决定rotate()所调用的实体（即动态绑定）。类型信息的封装并不维护于pz中，而是维护于对象的虚函数指针和该指针所指的虚表之间。

对于下面这种情况，为什么rotate()所调用的是ZooAnimal实体而不是Bear实体呢？此外，如果初始化函数（赋值操作）将一个对象的内容完整地拷贝到另一个对象中，为什么za的虚指针不指向Bear的虚表呢？

Bear b;
ZooAnimal za = b; // 会引起切割

// 调用 ZooAnimal::rotate()
za.rotate();

因为za本身是一个ZooAnimal对象而非Bear对象，所以它并不能调用Bear类型的方法。当一个基类对象被指定为派生类对象时，派生类就会被切割，以塞入较小的基类对象的内存中。因此，该基类对象就不能访问派生类的成员。而指针或者引用之所以支持多态，是因为它们不会引发内存中任何“与类型有关的内存委托操作”，改变的只是它们所指向的内存的“大小和内容解释方式”而已。
对于第二个问题，编译器在初始化和赋值操作之间做出了仲裁。编译器必须确保如果某个对象含有一个或一个以上的虚指针，那些虚指针的内容不会被基类对象初始化或改变。