说明：

<u>不是很清楚的点</u>，用下划线。

解答，用斜体；

重点，用粗体加粗；

第四章 Function 语意学

4.1 Member的各种调用方式

1. Nonstatic Member Functions

实际上编译器是将member function被内化为nonmember的形式，经过下面转化步骤：

给函数添加额外参数——this；
将对每一个nonstaitc data member的存取操作改为this指针来存取；
将member function 重写成一个外部函数。对函数名采用mangling 处理，使之成为独一无二的语汇；

2. Virtual Member Functions（虚成员函数）

将

ptr->f(); //f()为虚成员函数

内部转化为

(*ptr->vptr[1])(ptr);

其中：

vptr表示编译器产生的指针，指向virtual table。它被安插在每一个声明有（或继承自）一个或多个virtual functions 的class object 中。
1 是virtual table slot的索引值，关联到normalize()函数。
第二个ptr表示this指针。

3. Static Member Functions （静态成员函数）

Static Member Functions的主要特性就是它没有this指针

次要特性：

不能被声明为const、volatile、virtual；
不能够直接存取其class中的非静态数据成员；

Static Member Functions由于缺乏this指针，因此差不多等同于非成员函数。

如果取一个static member function 的地址，获得的是其在内存的位置（也就是地址），而不是一个指向“class member function”的指针，如下：

&Point::count();

会得到一个数值，类型是：

unsigned int(*)();

而不是：

unsigned int(Point::*)();

4.2 Virtual Member Functions

C++中，多态表示以“一个public base class 的指针（或reference)，寻址出一个derived class object”。

为了在执行期调用正确的虚函数，在编译时期：

可以在每一个多态的class object身上增加两个members：

一个字符串或数字，表示class的类型；
一个指针vptr，指向某一个表格，表格中持有程序的虚函数们的执行期地址；

每一个虚函数都被指派一个表格索引值；

那么，表格中的虚函数们地址如何被购建起来？

在C++中，虚函数们可经由其class object被调用，可以在编译时期获知。此外，这一组地址是固定不变的，执行期不可能新增或替换之。由于程序执行时，表格的大小和内容都不会改变，所以其建构和存取皆可以由编译器完全掌控。不需要执行期的任何介入。**

而执行期要做的，只是在特定的虚函数表slot中激活虚函数。

每一个class 只会有一个virtual table，每一个table 含有对应的class object中所有active virtual functions 函数实体地址。这些active virtual function 包括：

这个class 所定义的函数实体（包括改写一个可能存在的base class virtual function函数实体）。
继承自base class 的函数实体（不被derived class改写）
一个pure_virtual_called()。

继承过程中，virtual table的三种可能性：

继承base class 所声明的virtual functions的函数实体。正确地说，是该函数实体的地址会被拷贝到derived class的virtual table相对应的slot之中。
使用自己的函数实体。这表示它自己的函数实体地址必须放在对应的slot之中。
可以加入一个新的virtual function。这时候virtual table 的尺寸会增大一个slot放进这个函数实体地址。

编译时期设定virtual function的调用：

ptr->z();

一般而言，我并不知道ptr 所指对象的真正类型。然而可以经由ptr 可以存取到该对象的virtual table。
虽然我不知道哪个Z()函数实体被调用，但知道每一个Z()函数地址都被放置某一个slot（如slot 4）的索引。

这样我们就可以将

ptr->z();

转化为：

（*ptr->vptr[4])(ptr);

唯一一个在执行期才能知道的东西是：slot4所指的到底是哪一个class object的z()函数实体。

多重继承下的 Virtual Functions

在多重继承中支持virtual functions，其复杂度围绕在第二个及其后面的base class 上，以及“必须在执行期调整this 指针”这一点。

一般规则是，经由指向“第二或后继base class 的指针”来调用derived class virtual function。调用操作连带的“必要的this指针调整”操作，必须在执行期完成。

在多重继承下，一个派生类内含n-1个额外的虚函数表，n表示其上一层基类的个数（因此，单一继承将不会有额外的虚函数表）。【若是双重继承，那么就会有一个与派生类共享的虚函数表】

如下图：

4-2.png

【注】

base1的虚函数表是主要表格，base2的是次要表格；
函数后面有加*，表示这不是真实的函数实例，是需要加this指针指向真正的函数实例。

4.3 函数的效能

non-member、static member或non-static member函数都被转换为完全相同形式，所以三者效率完全相同。

4.4 指向Member Function的指针

取一个non-static data member的地址，得到的结果是该member在class 布局中的bytes位置（再加1），所以它需要绑定于某个class object的地址上，才能够被存取。

取一个non-static member function的地址，如果该函数是non-virtual，则得到的是内存的真正地址，然后这个值也是不完全的，也需要绑定于某个class object的地址上，才能够调用函数。（所有的non-static member function都需要对象的地址，以参数this指出）

支持“指向Virtual Member Function”之指针

对于一个virtual function，其地址在编译时期是未知的，所能知道的仅是virtual function在其相关之virtual table的索引值，也就是说，对于一个virtual member function 取其地址，所能获得的只是一个索引值。

4.5 Inline Function

形参：

传入参数，直接替换；
传入常量，连替换都省了，直接变成常量；
传入函数运行结果，则需要导入临时变量，以避免重复求值；

局部变量：

一般而言，inline函数中的每一个局部变量都必须被放在函数调用的一个封闭区段中，拥有一个独一无二的名称。

如果一次性调用N次，就会出现N个临时变量……程序的体积会暴增，如下：

minval = min( val1, val2 ) + min( foo(), foo()+1 );

因此要以分离的多个式子被调用。

深度探索C++对象模型-第四章