从本篇博客开始，根据《深入C++对象模型》这本书，加上自己的理解，探讨C++的对象模型以及相关的问题。博客尽量使用书中的名词、图例和例程。

一、什么是对象模型

语言中直接支持面向对象程序设计的部分
对于各种支持的底层实现机制

C与C++的区别，C语言中是将“数据”和“处理数据的操作（函数）”分离开来的，语言本身没有支持“数据和函数”之间的关联性，但是在C++中，却提供了一种ADT（abstract data type），它将“数据”和“ 处理数据的操作（函数）”结合起来，加入了class关键字。

考虑C++加上封装之后是否会产生布局成本，答案是：否！实际上，在C++中class就像C的struct的情况一样，member functions虽然含在class声明之内，却不出现在object之中，每一个non_inline member function只会诞生一个函数实体。至于每一个“拥有零个或一个定义”的inline function则会在其每一个使用者身上产生一个函数实体。这一个并未带给它任何空间或执行期的不良回应。C++在布局以及存取时间上主要的额外负担是由virtual引起，包括：virtual function机制、vitrtual base class。

二、C++的三种对象模型

C++是面向对象的语言，类是C++与C的区别。在C++中，有两种class data members：static和nonstatic，以及三种class member function：static、nonstatic和virtual。已知有下面这个class Point声明：

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

这个类的对象模型是怎样的？

在C++的构思和草案阶段，从C++的编译器实现和其他方面考虑，曾经出现过几个对象模型，这些模型逐步的完善和改进，形成了现在我们看到的C++对象模型。

1、简单对象模型

第一个模型十分简单，也许是为了减少C++编译器的设计复杂度，代价是空间和效率的损失。在这模型中，一个object（对象）是一系列的slots（注：不知如何翻译合适），每一个slot对应一个member（data or function）。按照member的声明顺序，各被指定一个slot。如下图：

在简单对象模型中，members本身不放在object中，只有“指向member的指针”才放在object中。这么做可以避免“member有不同的类型，因而需要不同的存储空间”所带来的问题。object中的member是以slot的索引值来寻址。例如，_x的索引为6，_x的地址=pt地址+6*指针大小。并且，一个object的大小可以很容易的计算出来“指针大小乘以member的个数”。

这个模型未被应用于实际的产品，但是关于索引和slot的个数概念，倒是被应用到C++的“指向成员的指针”观念之中。

2、表格驱动模型

为了对所有的classed的所有objects都有一致的表达方式，另一种对象模型是把所有与members相关的信息抽出来，放在一个data member table和一个members function table之中。class object本身则内含指向这两个表格的指针，Member function table是一系列slot，每一个slot指出一个member function；Data member table则直接持有data本身。如下图：

虽然这个模型未应用于实际产品，但member function table这个观念却成为了支持virtual function的一个有效方案。

3、C++对象模型

C++对象模式是从简单对象模型派生而来的，并对内存空间和存取时间做了优化。在此模型中，

Nonstatic data members被配置于每一个class object之内，
static data member则被存放在个别的class object之外（单独的一块区域：静态区）
static 和 nonstatic function也被放在个别的class object之外
virtual function 则以两个步骤支持之：
1. 每一个class 产生出一堆指向virtual function的指针，放在表格之中。这个表格称之为virtual table（vtbl）
2. 每一个class object 被安插一个指针，指向相关的virtual table，通常这个指针称之为vptr，vptr的设定和重置都由每一个class的constructor、destruction和copy assignment运算符自动完成。每一个class所关联的type_info object(用以支持运行时类型确定，RTTI)也经由virtual table指出，通常放在表格第一个slot。

这个模型的主要优点是它的空间和存取效率。缺点是如果应用程序本身代码未改变，但所用到的class object的nonstatic data member有所改变（增加、删除、或更改），那么应用程序的代码同样需要重新编译。而前面所提到的表格驱动模型就有较大的弹性，因为它多了一个间接层。

总结：

C与C++的区别，是ADT。
三种对象模型，C++使用了第三种，是在空间和效率上找一个平衡点。

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