深度探索C++对象模型总结1

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C++ class 相对于 C struct，支持了更多特性，如添加了类的方法，构造析构函数，继承等。一般来说 class 和 struct 效率大部分情况下是相同的，引起效率差异的地方主要在两点：

  • virutal function。class需要维护一个虚函数表，并通过虚指针指向它，中间多了一道访问转换。

  • virutal base class。虚基类，主要是为了解决菱形继承关系，防止基类对象在子类对象布局中存在多份，因而引入了指针，这中间也多了一道访问转换。

C++对象模型

非静态成员变量

非静态成员变量存放在每个object上

静态成员变量

静态成员变量存放在静态数据区，需要在类外单独定义。例如

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class A {
public:
    static int a;	//声明
};
int A::a = 1;		//定义
成员函数

成员函数，包括非静态和静态成员函数，存放于代码区，也是独立于每个object之外。

虚函数

所有的虚函数被放在类的虚函数表里，虚函数表由编译器生成；每个object有个指向虚函数表的指针，在运行时由构造函数、析构函数、赋值操作符来设置或者重置。

TypeInfo

类的类型信息，用来在运行时支持类型识别 (RTTI)，也存放在虚函数表里，通常放在虚表的第一个slot。

总览

未涉及继承的class对象布局，总体的示意图就类似下面这样

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C++多态语义

c++多态从语法上说，需要的形式是基类指针或者引用指向子类对象，如

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Derived d;
Base *bp = &d;
bp->DoSomething();
//或者
Base &bi = d;
bi.DoSomething();

如果直接将子类对象直接赋值给基类对象，则子类对象会被截断：

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Base b;
Derived d;
b = d;	//截断
b.DoSomething(); //调用的是基类的方法

因此，如果有一个基类的指针*bp 或者引用 bi，我们必然不能确定该指针或引用指向的是什么，可能是基类的对象，也可能是子类的对象，因此其调用的方法必须在运行时确定，这也是多态的具体表现。

但是也要注意，并不是任意一个指针或者引用就支持指针，比如下面

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// no polymorphism
int *pi;
// no language supported polymorphism
void *pvi;
// ok: class x serves as a base class
x *px;

以下是多态语法形式的内存布局：

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更复杂的形式：

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