C++对象模式

C++中的成员：

• 成员变量：静态变量、非静态变量
• 成员函数：静态函数、非静态函数、虚函数

1. 简单对象模型

• 对象中只存放指向成员的指针，这么做可以避免成员不同类型，不同存储空间的尴尬
• 对象所占内存大小为指针大小 * 成员数量(成员函数 + 成员变量)

2. 表格驱动对象模型

• 对象本身只有两个指向表格的指针，成员变量表和成员函数表
• 成员变量表直接存储变量本身
• 成员函数表存储函数指针
• 这种理念是虚函数表得雏形

3. C++对象模型

• C++对象模型是从简单对象模型派生而来的，并对内存空间和存取时间做了优化
• 对象本身只有变量和一个虚指针
• 虚指针(vptr)指向虚函数表(vtbl)
• 变量：只有非静态成员变量存储在对象内存中，其他静态成员变量和所有成员函数(包括静态和非静态的)都在对象内存之外
• 注意：C++对象的第一个字节为虚指针；虚函数表中的前面的指针为虚函数指针，最后才是指向type_info对象的指针

C++类成员函数

"类根本就没有成员函数"

• 因为从内存布局上看，内存布局中只有成员变量的空间，并没有成员函数的内存空间
• 当我们在一个类中声明一个成员函数时，编译器隐藏了第一个参数，实际上成员函数储存在代码区，长这个样子:
  void memberFunc(Object* this, int arg1, int arg2)
  并且这个函数参数this只有接收所属类类型指针时才能调用
• 所谓的 .运算符或者->运算符，实际是把this指针传递给函数，调用时长这个样子：
  void memberFunc(this, this->arg1, this->arg2)

C++对象模型优缺点

• 优点：相对于简单模型的通过指针间接访问数据的思想，C++模型提高了访问数据的效率，并参考表格驱动理念设计了虚函数表，节约了对象空间。
• 缺点：修改对象的非静态成员变量(增删改)，用到此对象的代码就需要重新编译。

深入理解虚函数、虚函数表

作用：

• 为了实现多态的机制，简而言之就是用父类指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实例子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有"多种形态"——多态

虚函数表

• 即类的虚函数的地址表，表的本质：指针数组
• 表的最后一个位是null指针

• 只有有虚函数的类，他的内存中才会有虚指针，且该指针存在于实例中最前面的位置(保证取到虚函数表的有最高的性能)

  
  
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一般继承(无虚函数重写时)

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• 虚函数按照其声明顺序放于表中
• 父类的虚函数在子类的虚函数前面

一般继承(有虚函数重写时)

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• 覆盖的函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置，由于函数指针被子类函数取代，所以实际调用时，调用的是子类的同名函数，因此实现多态
• 没有被覆盖的函数依旧

多重继承(无虚函数重写时)

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• 子类实例中，针对每个父类都有自己的虚表，因此每多继承一个父类，子类实例中仅仅只是增加一个虚指针的空间而已
• 子类自己的虚函数被放到了第一个父类的表中，按照声明顺序确定谁是第一父类
  这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。

多重继承(有虚函数重写时)

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• 三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样，我们就可以任一静态类型的父类来指向子类，并调用子类的f()了

虚函数表的缺点

• 不安全性：来源于虚函数表的本质还是一个指针数组

  
  
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• 例如上图，根据C++语义，在没有重写父类的虚函数时，我们是无法通过父类指针来调用子类自己的虚函数

Base * base = new Derive;
base->g1(); // 编译错误

• 但是根据继承模型，子类对象还是会将父类与自己的所有虚函数放在一个虚表中,因此就导致可以通过指针的方式访问虚函数表中的任意函数
• 同样的道理，即使是non-public的继承方式，这些非public的虚函数同样会存在于虚函数表中