Cpp对象模式

Cpp中，Class data member分为 static 、nonstatic，Class member functions分为 static、nonstatic、virtual三种。

先给出一个Point声明

class Point
{
public:
    Point(float xval) ;
    virtual ~Point() ;
    float x() const ;
    static int PointCount() ;
protected:
    virtual ostream &print(ostream &os) const ;

    float _x ;
    static int _point_count ;
} ;

以下的讨论都基于以上的Class声明。

首先要讨论的是，在机器中如何模塑出各种 data members 和 function members ；

简单对象模型

目的：尽量减少Cpp编译器的设计复杂度

缺点：降低空间和执行期的效率。

在此模型中，一个object由一系列的slots组成，每一个slot指向一个member。

Members按照其声明顺序，被指定一个slot（指针） ；

在此模型下，members本身并不在object中，object中只有指向member的指针。

优点：可以避免因members类型不同引起的存储空间调整问题。

表格驱动模型

目的：对所有的Class的所有Obj都有 一致的表达方法

（简单对象模型中的表达方式会因为 members 数量变化而变化）

（并没有实际应用到真正的Cpp编译器身上，但是成为支持virtual function的一个有效方案。）

Cpp对象模型

在此模型中，

Nonstatic data members被配置在每一个class obj之中，

static data members被存放在 个别的class obj 之外。

static 和 nonstatic function members 被存放在 个别的class obj 之外。

Virtual function则以两个步骤支持：

1. 每一个class产生一堆指向 virtual function 的指针 ，放在 某个表格 之中，此表格就是 virtual table （vtbl）。
2. 每个 class obj 安插一个指针，指向相关的 vtbl 。此指针被称为 vptr 。vptr的设定和重置 都需要由每一个class的 constructor , destructor , copy assignment 运算符自动完成。
3. 每一个 class 需要关联一个 type_info obj ，经由 vtbl 被指出，通常放在表格的第一个 slot 。

缺点：如果应用代码本身未改变，但是用到的class obj和nonstatic data members有所修改，那么应用代码同样需要重新编译。

（双表格模型则有较大的弹性）

虚拟继承

bass class不管在继承串链中被 virtual derived 多少次，永远都只会存在一个实例 。

Cpp最初的继承模型并不采用任何间接性，

base claaa subobject 的 data members 被直接放置在 derived class obj 中。

Cpp 2.0起新导入了 virtual base class。原始模型是在class obj中为每一个有关联的 virtual base class加上一个指针。

其他演化出来的模型不是导入一个virtual base class table，就是扩充原已存在的virtual table，以便维护每一个virtual base class的位置。

对象模型如何影响程序

不同的对象模型，会导致“现有的程序代码必须修改”以及“必须加入新的程序代码”两个结果 。

X foobar()
{
    X xx ;
    X *px = new X ;
    // foo is a virtual function
    xx.foo() ;
    px->foo() ;
    delete px ;
    return xx ;
}

此函数有可能在内部被转化为

void foobar(X &_result)
{
    //构造_result
    //_result 用来取代 local xx ...
    _result.X::x() ;
    //扩展X *px = new X ;
    px = _new(sizeof(X)) ;
    if (0!=px) 
        px->X::X() ;
    //xx不是一个指针或引用
    //扩展xx.foo()但不使用 virtual 机制
    //以 _result 取代 xx
    foo(&_result) ;
    //px是一个base 指针
    //只用virtual机制扩展
    (*px->vtbl[2])(px) ;
    //扩展 delete
    if (0!=px) {
        (*px->vtbl[1])(px) ;
        _delete(px) ;
    }
    return ;
}