深入理解C++的对象模型

2020-01-06 15:45:09王旭

何为C++对象模型?

C++对象模型可以概括为以下2部分:

     1. 语言中直接支持面向对象程序设计的部分

     2. 对于各种支持的底层实现机制

引言

现在有一个Point类,声明如下:


class Point {
 public:
 Point(float xval);
 virtual ~Point();

 float x() const;
 static int PointCount();

 protected:
 virtual ostream& print(ostream &os) const;

 float _x;
 static int _point_count;
};

这个类在机器上是通过什么模型来表示的呢?下面就介绍三种不同的实现方式。

1. 简单对象模型

简单对象模型名副其实,十分简单。在简单对象模型中,一个 object是由一系列slots组成,每个slot相当于一个指针,指向一个membermemebers按照声明的顺序与slots一一对应,这里的members括data membersfunction members

如果将简单对象模型应用在Point Class上,结构图如下:

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优点:十分简单,降低了编译器设计的复杂度。

缺点:空间和时间上的效率降低。由于所有member都对应一个slot指针,所以每个object在空间上额外多出:member's number 乘以指针大小的空间。同时由于访问object的每个member都需要一次slot的额外索引,所以在时间的效率也会降低。

2. 表格驱动对象模型

表格驱动对象模型将member datamember function分别映射成两个表格member data tablefunction member table,而object本身只存储指向这两个表格的指针。 其中function member table是由一系列的slot组成,每个slot指向一个member function; member data table则直接存储的member data本身。如果将表格驱动对象模型应用在Point Class上,结构图如下:

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优点:采用两层索引机制,对object变化提供比较好的弹性,在objectnonstatic data member有所改变时,而应用程序代码没有改变,这时是不需要重新编译的。

缺点:空间和时间上的效率降低,具体原因可以参考简单对象模型的缺点分析。

3. C++ 对象模型

Stroustrup