《深度探索C++對象模型》：簡單對象模型、表格驅動模型、C++對象模型

前言

       對象模型是深層結構知識，關係到“與語言無關、與平臺無關、跨網絡可執行”軟件組件的基礎。

       C++相對於精瘦的C來說，多了許多特性，正因如此，我們更有必要去探索、瞭解C++對象模型，到底揹着我們又發生了什麼事情。在瞭解C++對象模型之前，有必要先從簡單一點的兩個模型入手：簡單對象模型、表格驅動模型。

簡單對象模型

       現在我們考慮一個Point類，其聲明如下：

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;
};

       在C++中，成員數據（class data member）有兩種：static和nonstatic，成員函數（class member function）有三種：static、nonstatic和virtual。

那麼上述的Point類，用簡單對象模型應該怎麼塑模這些data members和function members呢，如下：

                              

       這個對象模型比較簡單，在這個簡單模型中，object中存放的並不是member而是一系列的slots，每個slot指向一個member，按member在class中的聲明順序，即object中存放的是“指向member的指針”，這就避免了因不同類型的member需要不同存儲空間所帶來的問題。

表格驅動模型

       與簡單對象模型類似，但又有所不同。表格驅動對象模型將class中的member分成data和function兩個部分，一個放在data member table中，一個放在member function table中，而class object則持有指向這兩個table的指針。在往下劃分，data member table直接存放data本身，而member function table則是一系列的slots，每個slot指向一個member function，如下。

       這種對象模型不會因class中data member和member function的增減而改變其大小，但在操作member function時，比data member多了一次尋址。

CPlusPlus對象模型

       C++對象模型是從簡單對象模型派生而來的，並對內存空間和存取時間做了優化。在此模型中對data而言nonstatic data member被置於class object之內，static data member被置於class object之外；對function而言，static和nonstatic member function被置於class object之外，virtual member function則由以下兩步支持：

       1、每一個class產生出一堆指向virtual function的指針，並存放於表格中，即virtual table（vtbl）；

       2、每個class object被安插一個指針（vptr），指向相關的virtual table。

上面兩點是用以支持virtual function的。在C++中，關鍵字virtual的存在只有兩處，一出現在member function之前形成virtual function，二出現在inheritance時形成virtual inheritance（虛擬繼承），若base class或derived class不是以上兩種情況，也無virtual table之說了。如下。

       另外，在C++對象模型中我們可以看到vptr指向的virtual table中多了一個type_info，並且位於vtbl的第一個slot，這是用以支持rumtime type identification（RTTI）的，這個後面的學習筆記再說。vptr這個指針的設定、重置都由每一個class的constructor、destructor和copy assignment運算符自動完成。

       更進一步的說，pt->vtbl[0]指向Point的type_info object，pt->vtbl[1]指向Point::~Point()，pt->vtbl[2]指向Point::print()。

參考資料：

[1] 深度探索C++對象模型，[美]Stanley B. Lippman著，侯捷譯；

[2] C++對象模型，吳秦（http://www.cnblogs.com/skynet/）