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深度探索C++对象模型(6)

点滴 admin 6年前 (2013-11-26) 147次浏览 已收录 扫描二维码

这是这个系列笔记的第7篇了,我们还在和构造函数打交道,以前写程序时怎么根本没有考虑过构造函数的事情呢?原来编译器为我们做了这么多的事情,我们都不知道.,要想完全搞明白,看来还需要一段时间.我们继续向下走,进入一个新的章节.每当雷神看完一章后,总是期盼下一章节,因为这意味又一个新的里程开始了.对于这本书更是感觉强烈,因为全书总共才7章.
在第三章一开始,雷神就吃了一惊..书上给出了一个例子:
class X{};
class Y:public virtual class X{};
class Z:public virtual class X{};
class A:public Y,public Z{};
下面的结果会因为机器,以及编译有关,不同的情况会产生不同的结果.(怎么会是这样?)
sizeof X; //结果为1
sizeof Y; //结果为8
sizeof Z; //结果为8
sizeof A; //结果为12
一个没有任何成员的类,大小居然不是0.
为什么?
首先一个没有明显的含有成员的类,它的大小不是0,因为实际上它不是空的,它被编译器安插了一个char,为的是使这个类的两个对象能够在内存中被分配独一无二的地址.至于两个派生的类Y和Z,因为语言本身造成的负担,还有编译器对于特殊情况进行的优化处理,再有Alignment的限制,因此结果变成了8.这个8是怎么组成的?
4个bytes用来存放指针,什么指针?指向virtual base class subobject的指针呀.
一个同class X一样的char.它占了1 个bytes.
然后受到Alignment的限制,所以填补了3个bytes.
4+1+3=8
不过需要注意的是不同的编译器Y和Z大小的结果也会不同.因为新的编译器会将一个空的virtual base class看做是派生类对象的开头部分,因此派生类有了member,因此也就不必分配char的那一个bytes.也就用不到填补的3个bytes,因此有可能在某些编译器中,class Y和class Z的大小为4.
最后看看A.根据我们对class Y的分析可以得出以下算式:
4+4+1+3=12;
不是我们想象的16,而是12.如果换成我们上面说的新的编译器来编译,结果很有可能是8.
雷神1、4、8……的说了一堆,也不知大家明白与否,但是这第三章,读起来确实比前两章顺多了。我们继续
我们来看Data Member 的Binding,现在我们对数据成员的绑定只需要记住一个防御性风格:始终把嵌套类型的声明放在class的开始部分,这样做可以确保非直觉绑定的正确性。看下面的一个例子:

typedef int length; //zai
class point3d
{
public:
//length被决议成global typedef 也就是int
//_val被决议成Point3d::_val
void mumble(length val){_val=val;}
length mumble(){return _val;}
//……
private:
//length必须在这个class对它的第一个参考操作之前被看见
//这样声明将使先前的参考操作不合法
typedef float length;
length _val;
//……
};
怎么成了抄书了,雷神也不知不觉,可能是在这章的理解上比较容易些吧,不用去想个看的见摸的着的东西比划。好象小朋友学算术,一位数的计算不用掰手指头,可是两位数或者三位数的计算,手指头加上脚指头还是不够。学习就是这么回事。理解力和抽象能力很重要。回来继续学习。
通过这一章我还知道了。数据成员的布局。数据成员的存取。并且对Static data members有了进一步的了解,在class的生命周期中,静态成员被看作是全局变量,每一个member的存取不会导致任何空间或效率上的额外负担。不论是从一个复杂的继承关系中继承还是直接声明的,Static data member都只会有一个实体。并且有着非常直接的存取路径。另外如果两个类都声明了一个相同名字的静态成员变量,那么编译器会通过一种算法,为我们解决名字冲突的问题。而非静态的成员变量的存去实际上是通过implicit class object(this指针)来完成的。例如
Point3d
Point3d::translate(const Point3d pt)
{
x+=pt.x;
y+=pt.y;
z+=pt.z;
}
被编译器经过内部转换成为了下面这个样子:
Point3d
Point3d::translate(Point3d *const this,const Point3d pt)
{
this-x+=pt.x;
this-y+=pt.y;
this-z+=pt.z;
}
如果要对一个非静态的成员变量进行存取,编译器会把类对象的起始地址加上数据成员的偏移量。例如:
Point3d origin;
origin._y=0.0;
//地址origin._y将等于
origin+(Point3d::_y-1);
目的是使编译系统能够区分出以下两种情况:
一个指向数据成员的指针,用来指出类的第一个成员。
一个指向数据成员的指针,没有指出任何成员。
这是什么意思?什么是指向数据成员的指针。书上的例子:
class Point3d
{
public:
virtual ~Point3d();
//……
protected:
static Point3d origin;//静态的数据成员,位置在class object之外
float x,y,z;//每个float是4bytes
}
Point3d::z; //这个值是什么?
我们在这篇文章开始的时候已经知道了还有一个vptr,不过vptr的位置也许在对象的开始,也许在对象的结尾部。所以上面的操作的值应该是8或者12(如果vptr在前面的话)。但实际上取会的值被加上了1。原因是必须要区别一个不指向任何成员的指针,和一个指向第一个成员的指针。又有点不好理解了,举个例子:
想象你和你的另外两个朋友合住一个三室一厅的房子,你住在第一间。如果你给一个你们三个人共同的朋友的地址你可以给房号就行了。不用给出你们的任意一个人的那间房子号(不指向任何成员)。但如果你给你的一个私人朋友地址,你会给出房间号和你的那个房间号。为了使这个地址有区别,你必须有一个厅来作为偏移量(offset)。不知道大家明白这个例子吗,也许这个例子会影响你的正确思维。那就太糟糕了。不过我还是喜欢这样想问题,也许不太准确,但可以帮助我,因为想象一个内存空间比想象一个三居室要难好几点儿。

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关于作者:
少将,关注Web全栈开发、项目管理,持续不断的学习、努力成为一个更棒的开发,做最好的自己,让世界因你不同。