Data 語意學
class X { };
class Y : public virtual X { };
class Z : public virtual X { };
class A : public Y, public Z{ };
sizeof X 的結果爲1 //翻譯者在visual C++ 5.0上的執行結果 1
sizeof Y的結果爲8 //4
sizeof Z 的結果爲8 //4
sizeof A 的結果爲12 //8
一個空class如：
class X{}；//sizeof X == 1
事實上並不是空的，它有一個隱含的1byte，是被編譯器添加進去的char，使得這個class的兩個object得以在內存中配置獨一無二的地址：
X a, b:
if(&a == &b)
事實上，Y和Z的大小收到三個因素的影響：
- 語言本身所造成的額外負擔 當語言支持virtual base class時，在derived class中，此負擔即爲某種形式上的指針，它指向virtual base class subobject，或指向一個相關表格（視編譯器實現而定）。
- 編譯器對於特殊情況所提供的優化處理 Virtual base class X subobject的1bytes大小也會出現在class Y和Z身上，傳統上它被放在derived class的固定部分的尾部。
- Alignment的限制 class Y和Z的大小截至目前爲5bytes，在大部分的機器上，羣聚的結構體大小會受到alignment的限制，使它們更有效率地在內存中被存取。（alignment是將數值調整到某數的整數倍，在32位機器上，通常alignment爲4bytes（32位），以使bus的“運輸量”達到最高效率）
Empty virtual base class已經成爲C++OO設計的一個特有屬於，它提供一個virtual interface，沒有定義任何數據，某些編譯器對此提供特殊處理，一個empty virtual class被視爲derived class object最開頭的一部分，也就是說沒有花費任何額外空間，這就節省空class所謂的1bytes（因爲有個成員，就不需要爲空class安插一個char），因此Y和Z的大小是4而不是8（VC++就是這一類型的編譯器）class A的大小是什麼呢？很明顯，某種程度上必須視你所使用的編譯器而定。按第一種情況（沒有特殊處理Empty virtual base class），我們可能會回答16，畢竟Y和Z都是8，但事實是12.記住，一個virtual base class subobject只會在derived class中存在一份實體，Class A的大小由下列幾點決定：
- 被大家共享的唯一一個class X實體，大小爲1byte。
- Base class Y的大小，減去“因virtual base class X”而配置的大小，結果是4bytes，Base class Z的算法亦同，加起來是8bytes
- class A自己的大小：0byte
- class A的alignment數量，前述三項總和是9bytes，class A必須調整至4bytes邊界，所以要填補3bytes，結果是12bytes。
C++Standard並不強制規定如“base class subobject”的排列次序或“不同存取層級的data member的排列次序”（如public和private誰先誰後等）這種瑣碎細節，它也不規定virtual functions或virtual base classes的實現細節。C++Standard只說：那些細節由各家廠商自定。
1、Data Member的綁定
瞭解即可，目前已無意義。
2、Data Member的佈局
Nonstatic data member在classobject中的排列順序將和其被聲明的順序一樣。其他的情況，如與access sections，vptr等相關的，C++Standard並未做過多要求，vptr有放最後的，也有放最前的。
3、Data Member的存取
已知程序：Point3d origin; origin.x = 0.0;
x的存取成本是什麼？答案視x和Point3d的如何聲明而定，x可能是static 或nonstatic，Point3d可能是獨立類，也可能從其他類繼承而來。
Static Data Member
每一個static data member只有一個實體，存放在程序的data segment中
如果有兩個classes，都聲明瞭一個static member freeList，會產生命名衝突，編譯的解決辦法（name-mangling）；
- 一種算法，推導出獨一無二的名稱。
- 萬一編譯系統（或環境工具）必須和使用者交談，那些獨一無二的名稱可以輕易被推導回到原來的名稱。
Nonstatic Data Member
直接存放在每一個class object中。每一個nonstatic data member的偏移量在編譯時期即可獲知，因此，存取效率與C struct member是一樣的。Point3d Point3d::translate(const Point3d &pt) { x += pt.x; y += pt.y; z += pt.z; } x,y,z的直接存取，實際上是由一個“implicit class object”（this指針）完成的： Point3d Point3d::translate(Point3d *const this, const Point3d &pt) { this->x += pt.x; this->y += pt.y; this->z += pt.z; } 要對nonstatic data member進行操作，編譯器需要把class object的起始地址加上data member的偏移量，如： origin._y = 0.0; 那麼地址&origin._y等於： &origin + (&Point3d::_y - 1); -1操作原因：由於指向data member的指針其offset總是被加上1，這樣編譯系統就能區分“一個指向data member的指針，指出class的第一個member”和“一個指向data member的指針，但沒有指出任何member”兩種情況。
虛擬繼承會爲“base class subobject”存取class memeber導入一層新的間接層，如：Point3d *pt3d;pt3d->_x = 0.0;其效率在_x是一個struct member，class member，單一繼承，多重繼承的情況下完全一致。但如果_x是一個virtual base class 的member，存取速度會慢一點。origin.x = 0.0;pt->x = 0.0;從origin和pt存取有什麼重大差異？答案是“當Point3d是一個derived class，而在其繼承結構中有一個virtual base class，並且被存取的x是一個從該virtual base class 繼承而來的member時，就會有重大差異”。這時候我們不能說pt必然指向哪一種class type（因此我們也不知道編譯時期這個member真正的offset位置），所以這個賦值操作必須延遲至執行期。但如果使用origin，就不會有這個問題，其類型無疑是Point3d class。
4、繼承與Data Member
在C++繼承模型中，派生類成員和基類成員的排列次序，理論上編譯器可以自由安排，在大部分編譯器中，基類成員總是先出現，但屬於virtual base class 的除外。
只要繼承不要多態
有一個設計，就是從Point2d派生一個Point3d,於是3d將繼承2d數據和操作方法。一般而言，具體繼承，相對於虛擬繼承並不會增加空間或存取時間上的額外負擔。把兩個獨立不想幹的classes湊成一對“type/subtype”，並帶有繼承關係，會有什麼易犯的錯誤呢？
- 經驗不足的人可能會重複設計一些相同操作的函數如operator+=
- 把一個class分解爲兩層或多層，有可能會爲了“表現class體系的抽象化”而膨脹所需空間
C++語言保證“出現在derived class中的base class subobject有其完整原樣性”：class C{private:int val;char c1;char c2;char c3;};在一部32爲機器中，每一個C object的大小都是8bytes；val 4bytes， c1,c2,c3各1bytes，alignment 1 bytes；如果把C分爲三層結構：class C1{private:int val;char bit1;};class C2 : public C1{private:char bit2;};class C3 : public C2{private:char bit3;};從設計觀點來看，這個結構可能更合理，從效率觀點來看，現在C3的大小是16bytes，比原先設計多了一倍。加上多態
而外的負擔：
- 導入一個有關的virtual table，用來存放聲明的每一個virtual functions的地址，在加上一個或兩個slots用以支持runtime type identification
- 在每一個class object中導入一個vptr
- 加強constructor，使它能夠爲vptr賦初值，讓它指向class所對應的virtual table
- 加強destructor，使它能夠清除指向class相關virtual table的vptr
多重繼承
單一繼承提供了一種“自然多態”形式，是關於classed體系中的base type和derived type之間的轉換。base class 和derived class的object都是從相同的地址開始的，期間差異只在於derived object比較大。
多重繼承的問題主要發生於derived class object和其第二或後繼base class objects之間的轉換：
對一個多重派生對象，將其地址指定給“最左端（也就是第一個）base class的指針”，情況將和單一繼承時相同，因爲二者都指向相同的起始地址，至於第二個或後繼base class的地址操作，則需要將地址修改過：
//Point3d繼承Point2d，Vertex3d多重繼承Point3d和Vertex
Vertex3d v3d;
Vertex *pv;
Point2d *p2d;
Point3d *p3d;
那麼 pv = &v3d;需要如下的內部轉換：
pv = (Vertex*)( ( (char*)&v3d ) + sizeof(Point3d) );
而：
p2d = &v3d;
p3d = &v3d;
都只需要簡單的地址拷貝就行了。如果有兩個指針如下：
Vertex3d *pv3d;
Vertex *pv;
那麼 pv = pv3d;
不能只是簡單的地址轉換，因爲如果pv3d爲0，pv將獲得sizeof(Point3d)的值，這是錯誤的，因爲，內部需要一個條件測試：
pv = pv3d ? (Vertex*)((char*)pv3d) + sizeof(Point3d) : 0;
C++Standar 並未要求Vertexd中base class Point3d和Vertex有特定的排列次序。
虛擬繼承
istream繼承iosostream繼承ios，iostream多重繼承istream和ostream，不論是istream還是ostream都內含一個ios subobject，然而在iostream的對象佈局中，我們只需要一份ios subobject就好，解決辦法是導入所謂的虛擬繼承。（對於更深層次的問題，如固定部分和共享部分數據的存儲問題等，暫不記錄，有需要可回頭重看）
5、對象成員的效率
書中列舉幾個測試表明，如果編譯器將優化開關打開的情況下，C++的封裝就不會帶來執行期的效率成本（Data 成員的存取），使用inline調用函數也一樣。
單一繼承也不會影響效率，因爲members被連續存儲在derived class object中，並且其offset在編譯期就已知了。而虛擬繼承效率則令人失望。
6、指向Data Members的指針
指向data members的指針，可以用來調查vptr是放在class起始處還是尾端，也可以用來決定class中access sections的次序。class Point3d { public: virtual ~Point3d(); protected: static Point3d origin; float x, y, z; }; 唯一可能因編譯器不同而不同的是vptr的位置。 那麼存取某個座標成員的地址，代表什麼意思？ & Point3d::z; 上述操作將得到z座標在class object中的偏移量，最低限度其值是x和y的大小總和，然而vptr的位置沒有限制。在一部32位機器上，每一個float是4bytes，所以其值要麼是8，要麼是12； 如果vptr放在對象的尾端，則三個座標值在對象佈局中的offset分別是0,4,8,如果vptr放在對象的起頭，則是1,5,9或5,9,13.總是多1，爲什麼呢？ 問題在於，如何區分一個“沒有指向任何data member”的指針和一個指向“第一個data member”的指針？ float Point3d::*p1 = 0; float Point3d::*p2 = &Point3d::x; //Point3d::*的意思是指向Point3d data member的指針類型 //如何區分 if(p1 == p2) 爲了區分p1和p2，每一個真正的member offset都被加上1. 認識指向data member的指針之後，要解釋： & Point3d::z; 和 & origin.z; 之間的差異，就非常明確了，一個是它在class 中的offset，一個是真正的class object的data member在內存中的地址。指向members的指針的效率問題
未優化的情況下，要比直接存取多出一倍不止。（因爲指針多了一層間接層）單一繼承不影響效率，虛擬繼承妨礙了優化的有效性，每一層虛擬繼承都導入一個額外層次的間接性。