【GeekBand】C++面向对象高级编程-第五周笔记

由于这周出差,暂时未有时间写笔记,故引用下午。出差回来补上。谢谢。
参考资料:http://blog.csdn.net/ns708865818/article/details/50740372

内容大纲

1.对象模型
2.const
3.new & delete

这一周主要内容是讲对象模型,其余内容是作为之前课程内容的补充,所以本文将主要着重讲解对象模型。
关于具体的对象模型的分析可以看这里,这里只对一些课堂中提到的概念做一些记录和分析。

1.对象模型

1.1vptr虚指针

1.c++类中的重载

看看下面的代码:

#include <iostream>      
using namespace std;    
    
class Vehicle 
{    
public:    
     Vehicle(float speed,int total) 
     { 
         Vehicle::speed=speed; 
         Vehicle::total=total; 
     } 
    void ShowMember() 
     { 
       cout<<speed<<"|"<<total<<endl; 
     } 
protected:    
    float speed; 
    int total; 
};    
class Car:public Vehicle    
{    
public:    
     Car(int aird,float speed,inttotal):Vehicle(speed,total)    
     {    
         Car::aird=aird;    
     } 
  void ShowMember() 
     { 
       cout<<speed<<"|"<<total<<"|"<<aird<<endl; 
     } 
protected:    
    int aird; 
};    
  
void main()    
{    
     Vehicle a(120,4); 
     a.ShowMember(); 
     Car b(180,110,4); 
     b.ShowMember(); 
    cin.get(); 
} 
#include <iostream>    
using namespace std;  
  
class Vehicle
{  
public:  
     Vehicle(float speed,int total)
     {
         Vehicle::speed=speed;
         Vehicle::total=total;
     }
    void ShowMember()
     {
       cout<<speed<<"|"<<total<<endl;
     }
protected:  
    float speed;
    int total;
};  
class Car:public Vehicle  
{  
public:  
     Car(int aird,float speed,inttotal):Vehicle(speed,total)  
     {  
         Car::aird=aird;  
     }
  void ShowMember()
     {
       cout<<speed<<"|"<<total<<"|"<<aird<<endl;
     }
protected:  
    int aird;
};  
 
void main()  
{  
     Vehicle a(120,4);
     a.ShowMember();
     Car b(180,110,4);
     b.ShowMember();
    cin.get();
}   

在c++中是允许派生类重载基类成员函数的,对于不同类的对象,调用其类的成员函数的时候,系统是知道如何找到其类的同名成员。上面代码中的a.ShowMember()调用的是Vehicle::ShowMember(),而b.ShowMember()调用的是Car::ShowMemeber()。

#include <iostream>      
using namespace std;    
    
class Vehicle 
{    
public:    
     Vehicle(float speed,int total) 
     { 
         Vehicle::speed=speed; 
         Vehicle::total=total; 
     } 
    void ShowMember() 
     { 
       cout<<speed<<"|"<<total<<endl; 
     } 
protected:    
    float speed; 
    int total; 
};    
class Car:public Vehicle    
{    
public:    
     Car(int aird,float speed,inttotal):Vehicle(speed,total)    
     {    
         Car::aird=aird;    
     } 
    void ShowMember() 
     { 
        cout<<speed<<"|"<<total<<"|"<<aird<<endl; 
     } 
protected:    
    int aird; 
};    
  
void test(Vehicle &temp) 
{ 
     temp.ShowMember(); 
} 
  
void main()    
{ 
     Vehicle a(120,4); 
     Car b(180,110,4); 
     test(a); 
     test(b); 
     cin.get(); 
} 

Car::ShowMemeber()。

#include <iostream>    
using namespace std;  
  
class Vehicle
{  
public:  
     Vehicle(float speed,int total)
     {
         Vehicle::speed=speed;
         Vehicle::total=total;
     }
    void ShowMember()
     {
       cout<<speed<<"|"<<total<<endl;
     }
protected:  
    float speed;
    int total;
};  
class Car:public Vehicle  
{  
public:  
     Car(int aird,float speed,inttotal):Vehicle(speed,total)  
     {  
         Car::aird=aird;  
     }
    void ShowMember()
     {
        cout<<speed<<"|"<<total<<"|"<<aird<<endl;
     }
protected:  
    int aird;
};  
 
void test(Vehicle &temp)
{
     temp.ShowMember();
}
 
void main()  
{
     Vehicle a(120,4);
     Car b(180,110,4);
     test(a);
     test(b);
     cin.get();
}

对象a与b分辨是基类和派生类的对象,而函数test的形参却只是Vehicle类的引用,按照类继承的特点,系统把Car类对象看做是一个 Vehicle类对象,因为Car类的覆盖范围包含Vehicle类,所以test函数的定义并没有错误,我们想利用test函数达到的目的是,传递不同类对象的引用,分别调用不同类的,重载了的,ShowMember成员函数,但是程序的运行结果却出乎人们的意料,系统分不清楚传递过来的基类对象还是派生类对象,无论是基类对象还是派生类对象调用的都是基类的ShowMember成员函数。
解决上面这个问题就是利用多态了。

2.多态中的虚表与虚地址
对C++ 了解的人都应该知道虚函数(Virtual Function)是通过一张虚函数表(Virtual Table)来实现的。简称为V-Table。在这个表中,主是要一个类的虚函数的地址表,这张表解决了继承、覆盖的问题,保证其容真实反应实际的函数。

class A 
{ 
protected: 
    virtual voidtest(){cout<<"aaa"<<endl;} 
    virtual voidtest1(){cout<<"df"<<endl;} 
}; 

(1)sizeof(A)=4,这个4应该是个指针大小,代表虚指针,虚指针是个函数指针,指向虚函数表里面的位置,虚表里面存放的是虚函数的地址。

(2)A a;sizeof(a)=4,虚指针存在于每个对象中,因为类不是一个可以存储的地方。

(3)C++的编译器应该是保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置(这是为了保证取到虚函数表的有最高的性能——如果有多层继承或是多重继承的情况下)。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表,然后就可以遍历其中函数指针,并调用相应的函数。
(4)虚表是整个类共用的,他的大小取决于你定义的虚函数的个数,以及编译器的策略.一般存在于内存的某个地方,你不需要去管他。
这里我还有一个问题,为什么下面这个程序等于1:

class a 
{ 
protected: 
    voidtest(){cout<<"aaa"<<endl;} 
    voidtest1(){cout<<"df"<<endl;} 
}; 
  
int main() 
{ 
    cout<<sizeof(a)<<endl; 
    getchar(); 
} 

class a
{
protected:
    voidtest(){cout<<"aaa"<<endl;}
    voidtest1(){cout<<"df"<<endl;}
};
 
int main()
{
    cout<<sizeof(a)<<endl;
    getchar();
}

3.虚函数表

(1)如何获取虚函数表的地址

假设我们有这样的一个类:

class Base { 
public: 
     virtual void f() { cout <<"Base::f" << endl; } 
     virtual void g() { cout <<"Base::g" << endl; } 
     virtual void h() { cout <<"Base::h" << endl; } 
  
}; 

class Base {
public:
     virtual void f() { cout <<"Base::f" << endl; }
     virtual void g() { cout <<"Base::g" << endl; }
     virtual void h() { cout <<"Base::h" << endl; }
 
};

按照上面的说法,我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程:

typedef void(*Fun)(void); 
Base b; 
Fun pFun = NULL; 
cout << "虚函数表地址:" << (int*)(&b) << endl; 
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址:" << (int*)*(int*)(&b)<< endl; 
// Invoke the first virtualfunction 
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b)); 
pFun(); 

typedef void(*Fun)(void);
Base b;
Fun pFun = NULL;
cout << "虚函数表地址:" << (int*)(&b) << endl;
cout << "虚函数表 — 第一个函数地址:" << (int*)*(int*)(&b)<< endl;
// Invoke the first virtualfunction
pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));
pFun();

实际运行经果如下:(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)
虚函数表地址:0012FED4
虚函数表 — 第一个函数地址:0044F148
Base::f
通过这个示例,我们可以看到,我们可以通过强行把&b转成int ,取得虚函数表的地址,然后,再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了,也就是Base::f(),这在上面的程序中得到了验证(把int强制转成了函数指针)。通过这个示例,我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h(),其代码如下:

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0);  //Base::f()

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1);  // Base::g()

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2);  // Base::h()
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