第一章

1.1 C++对象模型

与C语言的Struct相比：

C++使用class封装之后的布局成本没有增加。

数据成员直接在类对象内，与Struct的情况一样；
成员函数虽然在类中声明，但不在对象（object）中；
每一个non-inline function 只会产生一个函数实例；
inline function则会在每一个调用使用的地方产生一个函数实例（在调用点展开函数体）；

class在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual 引起：

虚拟函数机制：用以支持一个有效率的“执行期绑定（runtime binding)”；
虚拟基类：用以实现“多次出现在继承体系中的 base class ,有一个单一的被共享的实体”；

C++对象模型

在C++对象模型中

非静态数据成员：被放置在每一个class object（对象）之内；
静态数据成员：被存放在所以class object （对象）之外；
静态、非静态函数：都被放在所有 class object 之外；（解答了第一章第一个疑问点）
虚函数：

1、每一个 class 产生出一堆指向 virtual functions 的指针，放在表格之中，这个表格被称为 virtual table(vtbl).

2、每一个 class object被添加一个指针，指向相关的virtual table 。通常这个指针被称为 vptr ，vptr的设定和重置都由每一个 class 的 constructor 、destructor 和 copy assignment 运算符自动完成。

1-3.png

加上继承后的C++对象模型（3.4节有讨论）

作者有几种想法，其中一种是下图：

1-4.png

在虚拟继承的情况下，基类（如上图ios类）不管在继承串链中被派生多少次，永远只会存在一个实例。

1.2 关键词所带来的差异

讲关于Struct与Class之间的故事。

1.3 对象的差异

C++支持三种程序设计范式：

程序模型（如C语言）；
抽象数据类型模型（ADT）；

使用的是一个固定而单一的类型的实例，这个实例在编译时期就完全定义好了。
面向对象模型（OO）（多态）；

只有通过指针或者引用的间接处理，才支持OO程序设计所需的多态性质。因为被指定的object的真实类型在每一个特定执行点之前，是无法解析的。

C++ 以下列方法支持多态：

经由一组隐含的转化操作。例如把一个子类指针转换为一个指向其 public基类的指针；

如：shape *ps = new circle();
经由 virtual function 机制；
经由dynamic_cast和typied运算符；

多态的主要用途是经由一个共同的接口来影响类型的封装，这个接口通常被定义在一个抽象的基类中。这个共享接口是以虚函数机制引发的，它可以在执行期根据object的真正类型解析出到底是哪一个函数实例被调用。

void rotate(X datum, const X *pointer, const X &reference){
    //在执行期以前，无法确定到底调用了哪一个rotate实例
    (*pointer).rotate();
    reference.rotate();
    
    //总是调用datum中的rotate，不管datum中的rotate是否为虚函数
    datum.rotate();
}
main(){
    Z z;    //Z是X的一个子类
    
    rotate(z,&z,z); //pointer和reference的函数调用会被动态完成，在这里都调用Z::rotate()
    return 0;
}

一个class object 需要多少内存

其非静态数据成员的总和大小；
加上任何由于边界调整的需求而填补上去的空间，可能存在于members之间，也可能存在于集合体的边界；
加上为了支持 virtual 而由内部产生的任何额外负担，vptr等；

指针类型

一个指向ZoomAnimal的指针是如何与一个指向整数的指针不同？

从内存上看，没有不同！一个指针，不管它指向哪一种数据类型，指针本身所需的内存大小是固定的。

而是，“指针类型”会指导编译器如何解析某个特定地址中的内存内容及其大小。

加上多态以后的指针类型

假设Bear object放在地址1000处，一个Bear指针和一个ZoomAnimal有什么不同？

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

如图（图中两个指针都是Bear，但可假设其中一个为ZoomAnimal）：

1-5.png

它们每一个都指向Bear object的第一个byte。其间的差别是，pb所涵盖的地址包含整个Bear object，而pz所涵盖的地址只包含Bear object中的ZoomAnimal subobject。

    Bear b;
    ZoomAnimal za = b;      //这个引起切割

当一个基类对象被初始化为一个子类对象，那么子类对象就会被切割以塞入较小的base type内存中，多态于是不再呈现。

深入探索C++对象模型-第一章