对于C++的学习,我看了C++ Primer之后,进阶的书为深入理解C++对象模型,这本书讲解了C++类在内存中是如何布局以及成员函数是怎么调用,有助于理解C++多态是如何实现的.总之,受益匪浅.
无多态的对象布局
单个类:
假设有以下一个类的定义:
如果类没有虚函数,那么class的布局和c语言的struct布局一样,只有成员变量.对象内存布局如图1左所示.
继承类
如果有一个类B继承上面的类A,定义如下:
子类的构造函数是先构造父类,再构造子类,所以类B对象内存布局只要在A成员之后加上B的成员即可,示意图如图1右所示:
(图一)
多态下对象内存布局
单个类:
首先定义一个类,带有虚函数:
因为class A带有虚函数,所以A对象的内存布局就要增加一个虚函数表指针,它是一个指针,指向类A的虚函数表.对象模型如图2上所示.深入理解C++对象模型将指针放在了对象的末尾,但是现在主流的编译器都将指针放在了对象的首位置.
单继承:
单继承类的定义如下:
当父类有虚函数时,子类继承父类的虚函数表,而且虚函数的顺序是先父类的虚函数,再子类的虚函数;当父类的虚函数被子类重写时,则虚函数表中的父类虚函数指针要替换为子类的虚函数指针,示意图如图2下.
(图二)
实例验证
为了验证之前的对象模型是否正确,我写了如下程序进行验证:
稍微解释下
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(long*)bp,将对象的指针类型转换为(long*)类型,用于取出虚函数表的地址.
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*(long*)bp,*为取出指针指向的值.此式子即虚函数表的地址,也就是第一个虚函数的地址.
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(long*)*(long*)bp,将虚函数表的地址指针转换为(long*),用于后续迭代.
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*(long*)*(long*)bp,*求指针值,即为第一个虚函数的地址,最后转换为pfun指针.
该程序输出结果为:
输出顺序和上述一样.
多重继承
理论讲解:
多重继承,顾名思义,就是继承关系大于2,即至少有父类,子类,孙子类三代关系,先定义以下三个类:
类B公有继承A,类C公有继承B,图一是类C的内存布局
(图一)
其实多重继承和单继承很类似,就是在父类的基础上添加成员变量和更新虚函数表.
实例讲解
编写了以下程序进行验证:
该程序的输出结果为:
程序的输出顺序和上述给出的图一样,这就证明了我给出的内存布局图是正确的.
多继承
理论讲解:
多继承,顾名思义就是说一个子类的父类不止一个.定义以下三个类,以及他们的继承关系:
定义了三个类,类C分别继承类A和类B,类C的内存布局图二所示:
多继承的内存布局和单继承和多重继承不一样,子类继承一个父类,子类就有一个虚函数表,当子类继承两个父类时,子类就有两个虚函数表;而且子类自己定义的虚函数,放在了第一个继承类的虚函数表里.
实例讲解
编写以下程序来验证上述理论:
该程序输出的结果为: