深入探索C++对象模型 之 Data语意学

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Data Member 的绑定

一个inline 函数实体,在整个class 声明未被完全看见之前,是不会被评估求值的。但是,这对于member function 的 argument list 并不为真。Argument list 中的名称还是会在它们第一次遭遇时被适当地决议完成。因此在extern 和nested type names 之间的非直觉绑定操作还是会发生。

 

Data Member 的布局

Member的排列只需符合“较晚出现的members在class object中有较高的地址”

 

Data Member 的存取

1.       Static Data Member:它在程序中只有唯一一个实体,它属于某个class。若取一个static data member 的地址,会得到一个指向其数据类型的指针,而不是一个指向其class member的指针,因为static member 并不内含在一个class member之中。为了在data segment时不会导致冲突,编译器的解决方法似乎暗中对每一个static data member 编码(name-mangling),以获得一个独一无二的程序代码。

2.       Nonstatic Dada Members:指向data member的指针,其offset 值总是被加上1,这样可以使编译系统区分出“一个指向data member的指针,用以指出class的第一个member”和“一个指向data member 的指针,没有指出任何member”两种情况。每一个nonstatic data member 的偏移量在编译时期即可获知,甚至如果member 属于一个base class subobject也是一样。因此,存取一个nonstatic data member,其效率和存取一个C struct member或一个nonderived class 的member 是一样的。只有在继承结构中有一个virtual base class,并且被存取的member 是一个从该virtual base class 继承而来的member 时,就会有重大的差异。

3.       “继承”对Data Member 布局的影响:C++语言保证“出现在derived class中的base class subobject有其完整原样性”。否则当发生base class的复制操作时,就会破会derived class。

4.       “多态”对Data Member 布局的影响:多态带来很多空间和存取时间的额外负担:virtual table,vptr,加强constructor(设定vptr的初值),加强destructor(抹消vptr)。vptr一般放在class的前端或后端。

5.       多重继承Data Member布局的影响:多个base classes 一般按声明顺序排列,然后derived class自己。

6.       虚拟继承对Data Member布局的影响:如果一个class 内含一个或多个virtual base class subobjects,它将被分割为两部分:一个不变局部和一个共享局部。不变局部用固定的offset,所以这一部分数据可以被直接存取。共享局部表现的就是virtual base class suboject .这一部分的数据,其位置会因为每次的派生操作而有变化,所以它们只可以被间接存取。实现模型一般是导入virtual base class table ,并安插一个指针指向它,或把virtual base class 的offset 放进virtual function table 中,以达到使每个class object 有固定的负担,不因为其virtual base classes的树木而有所变化;同时经由拷贝操作在每个deirved class中放置nested virtual base class 指针,以达到“固定存取时间”。

 

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