再讀《深入探索C++對象模型》筆記。
關於對象
C++在加入封裝后(只含有數據成員和普通成員函數）的布局成本增加了多少？
- 答案是並沒有增加布局成本。就像C struct一樣，memeber functions雖然含在class的聲明之內，卻不出現在object中。每一個non-inline member function只會誕生一個函數實體。至於每一個“擁有零個或一個定義的” inline function則會在其每一個使用者(模塊)身上產生一個函數實體。
C++在布局以及存取時間上主要的額外負擔是由virtual引起的，包括：
- virtual funciton機制，用以支持一個有效率的“執行期綁定”（runtime binding）
- virtual base class，用以實現“多次出現在繼承體系中的base class，有一個單一而被共享的實體”
C++ 對象模式(The C++ Object Model)
在C++中，有兩種class data members：static 和 nonstatic，以及三種class member functions：static、nonstatic和virtual。已知下面這個class Point聲明：
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;
};
C++對象模型中，nonstatic data members被配置於每一個class object之內，static data members則被存放在所有的class object之外。static和nonstatic function members也被放在所有的class object之外。virtual function則以兩個步驟支持之：
1. 每個class產生出一堆指向virtual functions的指針，放在表格之中。這個表格被稱為virtual table(vtbl)
2. 每一個class object被安插一個指針，指向相關的virtual table。通常這個指針被稱為vptr。vptr的設定和重置都由每一個class的constructor、destructor和copy assignment運算符自動完成。每一個class所關聯的type_info object(用以支持runtime type identification, RTTI)也經由virtual table被指出來，通常放在表格的第一個slot處
故上面的聲明所對應的對象模型如下：
上圖說明了C++對象模型如何應用於Point Class身上，這個模型的主要優點在於它的空間和存取時間的效率。主要缺點是：如果應用程序代碼未曾改變，但所用到的class objects的nonstatic data members有所修改(有可能是增加、移除或更改)，那么應用程序代碼同樣得重新編譯。
繼承關系可以指定為虛擬(virtual，也就是共享的意思)：在虛擬繼承的情況下，base class不管在繼承鏈中被派生(derived)多少次，永遠只會存在一個實例(稱為subobject)。
class istream : virtual public ios{ ... };
class ostream : virtual public ios{ ... };
對象的差異
C++以下列方法支持多態：
- 經由一組隱式的轉化操作。例如把一個derived class指針轉化為一個指向其public base type的指針
- 經由virtual function機制
- 經由dynamic_cast和typeid運算符
多態的主要用途是經由一個共同的接口來影響類型的封裝，這個接口通常被定義在一個抽象的base class中。這個共享接口是以virtual function機制引發的，它可以在執行期根據object的真正類型解析出到底是哪一個函數實體被調用。
需要多少內存才能表現一個class object?
- 其nonstatic data members的總和大小
- 加上任何由於aliginment的需求而填補上去的空間(可能存在於members之間，也可能存在於集合體邊界)
- 加上為了支持virtual而由內部產生的任何額外負擔
一個指針(引用)，不管它指向哪一種數據結構，指針本身所需的內存大小是固定的。
舉例如下：一個指向ZooAnimal的指針是如何地與一個指向整數得指針或一個指向template Array的指針有所不同的呢？
ZooAnimal *px;
int *pi;
Array<string> *pta;
以內存需求的觀點來說，沒有什么不同！它們三個都需要足夠的內存來放置一個機器地址(通常是個word)。“指向不同類型的各指針”間的差異，既不在其指針表示法不同，也不在其內容(代表一個地址)不同，而是在其所尋址出來的object類型不同，也就是說，“指針類型”會教導編譯器如何解釋某個特定地址中的內存內容及其大小。
轉型(cast)其實是一種編譯器指令。大部分情況下它並不改變一個指針所含的真正地址，它只影響“被指出之內存大大小和其內容”的解釋方式。
當一個base class object被直接初始化為(或被指定為)一個derived class object時，derived object就會被切割(sliced)以塞入較小的base type內存中，derived type將沒有留下任何蛛絲馬跡。多態於是不再呈現，而一個嚴格的編譯器可以在編譯器解析一個“通過此object而觸發的virtual function調用操作”，因而回避virtual機制。如果virtual function被定義為inline，則更有效率上的大收獲。