C++笔记五(面向对象编程下)

十六 对象模型:关于vptr和vtbl

55.png

如图模型所示,B类继承A类,C类继承B类,子类有父类的成分,继承的包括数据、非虚函数和虚函数。当类里面有虚函数,无论多少数量,会多一个指针,如图vptr(虚指针),指向vtbl(虚函数表)。虚函数的调用是通过虚函数表实现,无论子类是否要重写函数。
有一个指针p指向c(new c),通过p调用vfunc1(),先调用虚函数表,在虚函数表上找到对应编号的函数,实现调用,这种方式叫做动态绑定。解析成c语言的形式如下:

(*(p->vptr)[n])(p); //n是在虚函数表中函数的编号,根据你写的代码的顺序排
 //或者
(* p->vptr[n])(p);
56.png

(1)如图左下角实现不同形状的draw(),1.将指向A(shape类)的指针放到容器里面;2.将draw()写成虚函数;3.具体形状类(例如rect类)继承抽象类shape。
注:为了让容器容纳各种各样的形状,容器里面放的是指针,因为容器里面数据类型必须一致,指针必须指向父类,这样声明的时候指向父类,用的时候就可以指向子类。
(2)对比c语言的实现方法,c语言是先判断哪一种形状,然后调用其draw()函数,这样写要添加某个形状,重新写判断类型代码,不方便。

总结:C++编译器看到函数,有两个考量。
一是静态绑定,编译成Call、XXX(地址);
二是动态绑定(虚机制:动态绑定的形式),要符合三个条件:1.通过指针调用 2.这个指针向上转型3.调用虚函数。调用哪个虚函数,要看p指向什么,这就是理解动态绑定。

结合第四周作业探究内存模型:
内存模型测试.png

内存模型.png

内存模型2.png

所以根据测试代码sizeof大小组成如图所示
Fruit:8+(4+4)+8+(1+7)=32
Apple:8+(4+4)+8+(1+3+4)+(1+7)=40

测试代码:
#include <iostream>
using namespace std;

class Fruit 
{
public:
    int no;
    double weight;
    char key;
    void print() { }
    virtual void process() { }
};
//-------------------------------------------------
class Apple : public Fruit 
{
public:
    int size;
    char type;
    void save() { }
    virtual void process() { }
};
//-------------------------------------------------
int main(int argc, char const *argv[]) 
{
    Fruit fruit;
    Apple apple;

    cout << "--------------Fruit----------------" << endl;
    cout << "sizeof(Fruit) = " << sizeof(Fruit) << endl;
    printf("Fruit.vptr         = %x\n", &fruit);
    printf("Fruit.vptr_process = %x\n", *(int*)&fruit);
    printf("Fruit              = %x\n", &fruit);
    printf("Fruit.no           = %x\n", &fruit.no);
    printf("Fruit.weight       = %x\n", &fruit.weight);
    printf("Fruit.key          = %x\n", &fruit.key);
    
    cout << "--------------Apple----------------" << endl;
    cout << "sizeof(Apple) = " << sizeof(Apple) << endl;
    printf("Apple.vptr         = %x\n", &apple);
    printf("Apple.vptr_process = %x\n", *(int*)&apple);
    printf("Apple              = %x\n", &apple);
    printf("Apple.no           = %x\n", &apple.no);
    printf("Apple.weight       = %x\n", &apple.weight);
    printf("Apple.key          = %x\n", &apple.key);
    printf("Apple.size         = %x\n", &apple.size);
    printf("Apple.type         = %x\n", &apple.type);

    system("pause");
    return 0;
}

十七 对象模型:关于this

通过一个对象来调用一个函数,那个对象的地址就是this指针

57.png

第三周笔记有对这种模式具体的叙述及优点,这里不再赘述。
链接:http://www.jianshu.com/p/ca6613dd4c8d

十八 对象模型:关于Dynamic Binding

58.png

a是A的对象,虽然初值是b经过强制类型转换的,但因为是通过对象调用,不是指针,所以这是静态绑定。编译的汇编码为箭头所指。


59.png

pa为动态绑定,满足三个条件(new出来B,类型是A,是向上转型),call不是一个固定的地址。
(*(P->vptr)[n])(p)的解释:通过指针p找到虚指针vptr,再找到虚表,取出其中第n个,把它当成函数指针去调用,由于是通过p来调用,所以p就是一个this指针,(p)就是this指针。

十九 重谈const

60.png

const第一周笔记有提过,链接:http://www.jianshu.com/p/2fafca2021d5
(1)这里需要新提出的是:basic_string有两个成员函数,一个operator[]函数后面有const,一个没有const,这两者可以存在,且有const的不用写COW,没有const的必须写COW。
(2)常成员函数的const和non-const版本同时存在,const object只能调用const版本,non-const object只能调用non-const版本。

二十 关于New Delete

第二周有记载,这里不再赘述。
链接:http://www.jianshu.com/p/12dcce512fd4

重载Operator new,Operator delete

重载operator new和operator delete用来设计自己的内存池,也就是内存管理。

全局写法:
void* myAlloy(size_t size)
{return malloc(size);}

void myFree(void* ptr)
{return free(ptr);}

//他们不可以被声明与一个namespace内
inline void* operator new(size_t size)
{cout<<“jjhou global new()   \n";  return myAlloc(size);}
inline void* operator new[](size_t size)
{cout<<“jjhou global new[]()   \n";  return myAlloc(size);}
inline void* operator delete(void* ptr)
{cout<<“jjhou global delete()   \n";  myFree(ptr);}
inline void* operator delete[](void* ptr)
{cout<<“jjhou global delete[]()   \n";  myFree(ptr);}

new的时候三个动作(其中一个调用new函数,此new和前头new不同),如果写了自己的重载new函数,则调用该函数,否则调用全局的new函数。
重载全局的函数,影响无远弗界。

成员函数写法:
Foo* p=new Foo;
//try{
//     void* mem=operator new(sizeof(Foo));
//     p=static_cast<Foo*>(mem);
//     p->Foo::Foo();
//}
delete p
//p->~Foo();
//operator delete(p);
class Foo{
public:
    void* operator new(size_t);
    void  operator delete(void*,size_t); //size_t 可有可无
    //...
};  

示例

61.png

62.png

在G4.9中,数组大小是数组整包大小加上一个计数器。

Foo* p=::new Foo(7);
::delete p;

Foo* pArray=::new Foo[5];
::delete[] pArray;

这样调用(也就是写上global scope operator::),会绕过前述overloaded functions,强迫使用global version。

重载new(),delete()

我们可以重载class member operator new(),写出多个版本,前提是每一版本的声明都必须有独特的参数列,其中第一个参数必须是size_t,其余参数以new所指定的placement arguments为初值。出现于new(......)小括号内的便是所谓placement arguments。

Foo* pf=new(300,'c')Foo;

我们也可以重载class member operator delete(),写出多个版本。但它们绝不会被delete调用。只有当new所调用的ctor抛出exception,才会调用这些重载版的operator delete()。他只可能这样被调用。主要用来归还未能完全创建成功的object所占用的memory。

Basic_String 使用new(extra)扩充申请量

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