C++学习笔记(4)

声明:本文内容源于Geekband;

一.vptr与vtable

1. vptr每个对象都会有一个,而vtable是每个类有一个

2. vptr指向了vtable

3. 在C++中,如果一个类有虚函数,那么这个对象的memory layout中就有特个vptr,且在最前面

4. 一个类中就算有多个虚函数,也只有一个vptr

5. 做多重继承,就是继承了多个父类时,就会有多个vptr


二、this(比较简单,不谈了)

三、动态绑定

       CSDN上有一篇很好的帖子说这个:http://blog.csdn.net/chgaowei/article/details/6427731

一个经典的例子(腾讯笔试题):

有如下C++代码:

struct A{

voidfoo(){printf("foo");}

virtualvoidbar(){printf("bar");}

A(){bar();}

};

structB:A{

voidfoo(){printf("b_foo");}

voidbar(){printf("b_bar");}

};

那么

A *p=new B;

p->foo();

p->bar();

这个题的结果是barfoob_bar

为什么㖏,我们研究下哈,

首先说明一下,那两各foo()是非需函数,这是个不好的写法,他在这里只是说明动态绑定这个东西;

首先说一下说明是动态绑定:

动态绑定是指在执行期间(非编译期)判断所引用对象的实际类型,根据其实际的类型调用其相应的方法。

程序运行过程中,把函数(或过程)调用与响应调用所需要的代码相结合的过程称为动态绑定。

动态绑定是将一个过程调用与相应代码链接起来的行为。是指与给定的过程调用相关联的代码,只有在运行期才可知的一种绑定,他是多态实现的具体形式。

以上是百度百科中的 借鉴一下,差不多就是这个意思。

现在我们定一个B* d,这时候d->foo();和p->foo();调动的是同一个函数吗?答案很明显是否定;

这里虽然函数名一样,但已经是静态绑定了,两个类型分别调用自己类内定义的foo()函数。

这时候在看一下p->bar  这里虽然p是个A型的指针,但是执行代码时涉及到一个动态绑定问题,p的实际类型是个B,所以调用B函数的bar()而不是A的;

最后总结一句话,只有虚函数才涉及到动态绑定,其他可以说都是静态绑定。

注意:A(){bar();}这里,在构造函数或者析构函数里调用虚函数,此时虚函数不具有多态性。

四、 const

(1)欲阻止一个变量被改变,可以使用const关键字。在定义该const变量时,通常需要对它进行初始化,因为以后就没有机会再去改变它了;

(2)对指针来说,可以指定指针本身为const,也可以指定指针所指的数据为const,或二者同时指定为const;

(3)在一个函数声明中,const可以修饰形参,表明它是一个输入参数,在函数内部不能改变其值;

(4)对于类的成员函数,若指定其为const类型,则表明其是一个常函数,不能修改类的成员变量;

(5)对于类的成员函数,有时候必须指定其返回值为const类型,以使得其返回值不为“左值”。

五、new与delete及其重载

例子:



new、delete(new[]、delete[])操作符的重载需要注意

1.重载的 new、delete(或者 new[]、delete[])操作符必须是类的静态成员函数(为什么必须是静态成员函数,这很好理解,因为 new 操作符被调用的时候,对象还未构建)或者是全局函数,函数的原型如下:

复制代码代码如下:

void* operator new(size_t size) throw(std::bad_alloc);

// 这里的 size 为分配的内存的总大小

void* operator new[](size_t size) throw(std::bad_alloc);

void operator delete(void* p) throw();

void operator delete[](void* p) throw();

void operator delete(void* p, size_t size) throw();

// 区别于 new[] 的参数 size,这里的 size 并非释放的内存的总大小

void operator delete[](void* p, size_t size) throw();

另外,我们可以使用不同的参数来重载 new、delete(或者 new[]、delete[])操作符,例如:

复制代码代码如下:

// 第一个参数仍为 size_t

void* operator new(size_t size, const char* file, int line);

// 此操作符的使用

string* str = new(__FILE__, __LINE__) string;

重载全局的 new、delete(或者 new[]、delete[])操作符会改变所有默认分配行为(包括某个类的分配行为),因此必须小心使用,如果两个库都 new 等进行了全局重载,那么就会出现链接错误(duplicated symbol link error)。而在类中定义的 new、delete(或者 new[]、delete[])操作符只会影响到本类以及派生类。

很多人完全没有意识到 operator new、operator delete、operator new[]、operator delete[] 成员函数会被继承(虽然它们是静态函数)。有些时候,我们只想为指定的类设置自定义的 operator new 成员函数,而不希望影响到子类的工作。《Effective C++ Third Edition》提供了如下的方案:

复制代码代码如下:

void * Base::operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)

{

// 如果大小不为基类大小

if (size != sizeof(Base))

// 调用标准的 new 操作符

return ::operator new(size);

自定义大小为基类大小的分配处理

}

这样处理的一个前提是:认为子类的大小一定大于父类。

对于 operator new[] 来说,我们很难通过上面的方式检查到底是父类还是子类调用了操作符。通过 operator new[] 操作符的参数,我们无法得知分配的元素的个数,无法得知分配的每个元素的大小。operator new[] 的参数 size_t 表明的内存分配的大小可能大于需要分配的元素的内存大小之和,因为动态内存分配可能会分配额外的空间来保存数组元素的个数。

2.兼容默认的 new、delete 的错误处理方式

这不是个很简单的事(详细参考《Effective C++ Third Edition》 Item 51)。operator new 通常这样编写:

复制代码代码如下:

// 这里并没有考虑多线程访问的情况

void* operator new(std::size_t size) throw(std::bad_alloc)

{

using namespace std;

// size == 0 时 new 也必须返回一个合法的指针

if (size == 0)

size = 1;

while (true) {

尝试进行内存的分配

if (内存分配成功)

return (成功分配的内存的地址);

// 内存分配失败时,查找当前的 new-handling function

// 因为没有直接获取到 new-handling function 的办法,因此只能这么做

new_handler globalHandler = set_new_handler(0);

set_new_handler(globalHandler);

// 如果存在 new-handling function 则调用

if (globalHandler) (*globalHandler)();

// 不存在 new-handling function 则抛出异常

else throw std::bad_alloc();

}

}

这一些方面是我们需要注意的:operator new 可以接受 size 为 0 的内存分配且返回一个有效的指针;如果存在 new-handling function 那么在内存分配失败时会调用它并且再次尝试内存分配;如果不存在 new-handling function 失败时抛出 bad_alloc 异常。

要注意的是,一旦设置了 new-handling function 内存分配就会无限循环进行下去,为了避免无限循环的发生,new-handling function 必须做以下几件事中的一件(详细参考《Effective C++ Third Edition》 Item 49):让有更多内存可用、设置另一个能发挥作用的 new-handler、删除当前的 new handler、抛出一个异常(bad_alloc 或者继承于 bad_alloc)、直接调用 abort() 或者 exit() 等函数。

对于 operator delete 的异常处理就简单一些,只需要保证能够安全的 delete 空指针即可:

复制代码代码如下:

void operator delete(void *rawMemory) throw()

{

// 操作符可以接受空指针

if (rawMemory == 0) return;

释放内存

}

多态的问题(详细参考《ISO/IEC 14882》)

前面谈到了 new、delete(new[]、delete[])操作符的继承,这里额外讨论一下多态的问题,显然我们只需要讨论 delete、delete[] 操作符:

复制代码代码如下:

struct B {

virtual ~B();

void operator delete(void*, size_t);

};

struct D : B {

void operator delete(void*);

};

void f()

{

B* bp = new D;

delete bp;  //1: uses D::operator delete(void*)

}

通过上面的例子,我们可以看到,delete 时正确的调用了 D 的 operator delete 操作符。但是同样的,对于 delete[] 操作符工作就不正常了(因为对于 delete[] 操作符的检查是静态的):

复制代码代码如下:

struct B {

virtual ~B();

void operator delete[](void*, size_t);

};

struct D : B {

void operator delete[](void*, size_t);

};

void f(int i)

{

D* dp = new D[i];

delete [] dp;  //uses D::operator delete[](void*, size_t)

B* bp = new D[i];

delete[] bp;  //undefined behavior

}

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