C++OO部分知识小结（1）

1. 宏比函数更有效率：

void print(const Point3d *pd){printf("(%g,%g,%g)",pd.x,pd.y,pd.z);
}

可以替换为更高效的宏：

#define Point3d_print(pd) \   printf("(%g,%g,%g)",pd.x,pd.y,pd.z);

注意：宏中的\表示把下一行拼接在当前行后面。

2. 相比于C语言，C++在布局（加上封装后的布局，通常与布局成本联系）以及存取时间上的主要额外负担来自于virtual引起的，包括：

virtual function机制：用以支持有效率的“执行期绑定（runtime binding）”，也称为“动态绑定”，实现多态（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离。

virtual base class：用以实现"多次出现在继承体系中的base class，有且只有一个单一而被共享的实例"，即在派生类在继承多个基类时，具有相同【根基类】的基类全是虚继承，防止该【根基类】的实例在继承体系中多次出现。如代码：

class base{..}class other{...}class childA:public base{..}class C:vistual public base, vistual public childA, public other
{
..
}

派生类在构造函数进行构造的时候，会先调用基类的构造函数完成基类部分的构造后，才看是自身的构造。因此，在多继承中，位于最底端的派生类，在构造的时候很有可能会多次调用【根基类】，此时，虚继承很好的解决了这个问题，即【根基类】相当于只被构造一次。

这里的 virtual是共享的意思。

3. 三种OO模型：

（1）简单对象模型（ASimple Object Model）

在这个简单模型中，每个object都是一系列的slot（插槽），每个slot指向一个成员，每一个数据成员和成员函数都有自己的slot.在这个模型下，members不放在object里，只有指向member的指针才放在object中，这么做可以避免“member有不同类型，因而需要不同存储空间”所招致的问题。Object中的member是以slot的索引值来寻址的，本例子中_x的索引是6，_point_count的索引是7.这样，一个 class object的大小很容易计算出来，即指针大小*class中声明的member数。

虽然这个模型没用实际应用，但索引或slot个数的观念，被应用到C++的“指向成员的指针”的观念中。

（2）表格驱动对象模型（A Table-drivern Object Model）

为了对所有的classes的所有objects都有一致的表达，另一种对象模型是把所有与members相关的信息抽出来，放在data member table和member function table中， class objects本身则内含指向这2个表的指针。member function table是一些列的slots，每一个slot指出一个member function； data member table则直接持有data本身

虽然这个模型也未被采用到C++编译器中，但member function table这个观念却成为支持virtual function的一个有力方案。

（3） C++对象模型

Stroustrup设计的最初C++模型是从简单对象模型派生而来，并对内存和存取时间做了优化。在此模型中，非静态数据成员被放置于每个class object之内，静态数据成员被存放在个别class object 之外。静态和非静态成员函数也被放在个别class object之外。Virtual function以两个步骤支持之：

1. 每一个class产生一堆指向virtual function的指针，放在表格中，这个表格被称为virtual table （vtbl）;

2. 每一个class object被安插一个指针，指向相关的virtual table，该指针被称为vptr。 vptr的设定和重置都由每一个class的构造，析构和copy assignment运算符自动完成。每一个class关联的type_info object（用以支持runtime type identification， RTTI）也经由virtual table被指出来，通常放在表格的第一个slot。

一种class只产生一个 virtual table（vtbl），该类的所有对象都会被（编译器或系统）安插一个指向该table的指针vptr。

这个模型的主要优点是空间和存取效率，缺点是一旦class object的非静态数据成员有所修改（增，删，改），那么应用程序代码需要重新编译。关于此点，前面表格驱动中的双表格模型可以提供较大弹性，因为它多了一层间接性，因此也付出了空间和执行效率的代价。

4. struct与class

C：struct

C++ ： class

在cfront（第一个C++实现品，有Lippman完成）之中，上述两个关键词在语义分析器（parser）中是以共享的“AGGR”替换的。C++中继续保留struct，完全是为了兼容C。但在C++中，除了struct默认成员为public而class默认为private外，两者没有任何区别，可以交叉继承，如;

struct s{..};
class c{..};
class b: public s{...};
struct s2: public c{...};

此外，struct在下面场景及其适用：“当要传递一个复杂的class object的部分或者全部” 到某个C函数去时，struct声明可以将数据封装起来，并保证拥有与C兼容的空间布局。

在C++中，struct定义的成员默认是public，但可以像class一样，分public，protected和private，可同时包含数据成员和成员函数。而在 C里，结构体都只有数据成员，而没有函数成员。

5. 在OO Paradigm之中，继承体系中的某个未知实例，他的类型虽然有所界定，但却有无穷可能，原则上，被指定的object的真实的类型在每一个特定执行点之前，是无法解析的。在C++中，只有通过pointers指针和reference引用的操作才能完成。相反，在ADT paradigm中，程序员处理的是一个拥有固定而单一类型的实例，编译时就能确定好。

C++支持三种programming paradigm：

程序模型procedural model

抽象数据类型模型 abstract data type model，ADT

面向对象模型object-oriented model

参考文献：

[1] Stanley B.lippman. inside the C++ Object Model（深度探索C++对象模式）[M].电子工业出版社，2012.

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