[读书笔记] - 《深度探索C++对象模型》第6章第7章

1.全局对象

Matrix identity;main()
{// identity必须在此处被初始化Matric m1 = identity;...return 0;
}

像identity这样的所谓global object如果有constructor和destructor的话，我们说它需要静态的初始化操作和内存释放操作。

C++程序中所有的global objects都被放置在程序的data segment中。如果明确指定给它一个值，object将以该值为初值。否则object所配置到的内存内容为0。

int v1 = 1024;
int v2;

v1和v2都被配置于程序的data segment，v1值为1024，v2值为0(这个C略有不同，C并不自动设定初值)。在C语言中一个global object只能够被一个常量表达式(可在编译时期求值的那种)设定初值。当然，constructor并不是常量表达式。虽然class object在编译时期可以被放置于data segment中并且内容为0，但constructor一直要到程序激活(startup)时才会实施。必须对一个“放置于program data segment中的object的初始化表达式”做评估(evalute)，这正是为什么一个object需要静态初始化的原因。

为每一个需要静态初始化的档案产生一个_sti()函数，内带必要的constructor调用操作或inline expansions；在每一个需要静态的内存释放操作的文件中，产生一个_std()函数，内带必要的destructor调用操作，或是其inline expansions。

2.Template的“具现”行为(Template Instantiation)

template <class Type>
class Point
{
public:enum Status { unallocated, normalized };Point(Type x = 0.0, Type y = 0.0, Type z = 0.0);~Point();void* operator new(size_t);void operator delete(void*, size_t);
private:static Point<Type>* freeList;static int chunkSize;Type _x, _y, _z;
};

首先，当编译器看到template class声明时，它会做出什么反应？在实际程序中，什么反应也没有！也就是说，上述的static data members并不可用。nested enum或其他enumerators也一样。

Point<float>::freeList;

Point class的float实体会被具现。

Point<double>::freeList;

Point class的double实体会被具现。

Point<float>* ptr = 0;

Point class不会被具现。因为一个指向class object的指针，本身并不是一个class object，编译器不需要知道与该class有关的任何members的数据或object布局数据。所以将“Point的一个float实体”具现也就没有必要。

const Point<float>& ref = 0;

一个Point的float实体会被具现出来。这个定义的真正语意会被扩展为：

Point<float> temporary( float(0) );
const Point<float>& ref = temporary;

为什么呢？因为reference并不是无物(no object)的代名词。0被视为整数，必须被转换为Point<float>的一个对象。如果没有转换的可能，这个定义就是错误的，会在编译时被挑出来。

所以，一个class object的定义，不论是由编译器暗中地做(上面的temporary)，或是由程序员像下面这样明确地做：

const Point<float> origin;

都会导致template class的“具现”，也就是说，float instantiation的真正对象布局会被产生出来。

然而，member functions(至少对于那些未被使用过的)不应该被“实体”化。只有在member functions被使用的时候，C++ Standard才要求它们被“具现”出来。

目前的编译器，面对一个template声明，在它被一组实际参数具现之前，只能施行以有限的错误检查。template中那些与语法无关的错误，程序员可能认为十分明显，编译器却让它通过了。只有在每一个具现操作发生时才做类型检验。

template之中，对于一个nonmember name的决议结果是根据这个name的使用是否与“用以具现出该template的参数类型”有关而决定的。如果其使用互不相关，那么就以“scope of the template declaration”来决定name。如果其使用互有关联，那么就以“scope of the template instatiation”来决定name。

3.下面的class声明：

class PrimitiveObject : public Geometry
{
public:virtual ~PrimitiveObject();virtual void draw();...
};

如果它被含入15个或45个程序源码中，编译器如何能够确保只有一个virtual table实体被产生出来呢？编译器会把virtual table放在定义了该class的第一个non-inline、nonpure virtual function的文件中。以上面例子而言，编译器会将virtual table产生在储存着virtual destructor的文件之中。

4.异常处理：

欲支持exception handling，编译器的主要工作就是找出catch子句，以处理被丢出来的exception。这多少需要追踪程序堆栈中的每一个函数的当前作用区域(包括追踪函数中的local class objects当时的情况)。同时，编译器必须提供某种查询exception objects的方法，以知道其实际类型(这直接导致某种形式的执行期类型识别，也就是RTTI)。

如果是在Point ocnstructor中发生exception，此时内存已配置完成，那么Point之中任何构造好的合成物或子对象(subobject，也就是一个member class object或base class object)都将自动被解构掉，然后heap内存也会被释放掉。

类型描述器是必要的，因为真正的exception是在执行期被处理，其object必须有自己的类型信息。RTTI正是因为支持Exception Handling而获得的副产品。

当一个exception被丢出时，exception object会被产生出来并通常放置在相同形式的exception数据堆栈中。从throw端传染给catch子句的是exception object的地址、类型描述器(或是一个函数指针，该函数会传回与该exception type有关的类型描述器)，以及可能会有的exception object描述器(如果定义的话)。

catch( exPoint p )
{// do somethingthrow;
}

考虑一个exception object，类型为exVertex，派生自exPoint。这两种类型都吻合，于是catch子句会作用起来。那么p会发生什么事？

1>p将以exception object作为初值，就像是一个函数参数一样。这意味着如果定义有(或由编译器合成出)一个copy constructor和一个destructor的话，它们都会实施于local copy身上。

2>由于p是一个object而不是一个reference，当其内容被拷贝的时候，这个exception object的non-exPoint部分会被切掉(sliced off)。此外，如果为了exception的继承而提供有virtual functions，那么p的vptr会被设为exPoint的virtual table；exception object的vptr不会被拷贝。

5.RTTI和dynamic_cast

程序执行中对一个class指针类型施以dynamic_cast运算符，会获得true或false：

如果传回真正的地址，表示这个object的动态类型被确认了，一些与类型有关的操作现在可以施行于其上；如果传回0，表示没有指向任何object，意味应该以另一种逻辑施行于这个动态类型未确定的object身上。

dynamic_cast运算符也适用于reference身上，但其结果不会与施行于指针的情况相同：

一个reference不可以像指针那样“把自己设为0便代表no object”，若将一个reference设为0，会引起一个临时性对象被产生出来，该临时对象的初值为0，这个reference然后被设定成为该临时对象的一个别名(alias)。

因此当dynamic_cast运算符施行于一个reference时，不能够提供对等于指针情况下的那一组true/false。取而代之的是，会发生下列事情：

1>如果reference真正参考到适当的derived class(包括下一层或下下一层...)，downcast会被执行而程序可以继续进行；

2>如果reference并不真正是某一张derived class，那么，由于不能够传回0，于是丢出一个bad_cast exception。