C++面向对象编程之对象模型（objectmodel）关于vptr和vtbl的讲解

1. 对象模型（objectmodel）：关于vptr和vtbl

注意：

1）C++编译器一旦发现类中有虚函数，就会为该类生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针（即从内存角度上看，含有虚函数的对象里头会多一个指针）。在32为机器上，一个指针占4字节的内存空间，所以sizeof值为4,。在64位机器上，一个指针占8字节内存，所以sizeof值为8。

2）虚函数表放的是指针（地址）。虚指针关联虚函数，和一般函数无关。

3）C是以静态绑定的方式调用函数的。而C++是以动态绑定的方式调用函数的，C++调用虚函数若以C的风格来写，应该为：

(*(p->vptr)[n])(p);   // 或 (* p->vptr[n])(p); 

4）继承的是函数调用权，父类有虚函数，则子类一定有虚函数。例子：

class A{
public:
	virtual void vfunc1();
	virtual void vfunc2();
	        void func1();
	        void func();
private:
	int m_data1, m_data2;
};

class B:public A {
public:
	virtual void vfunc1();
	        void func2();
private:
	int m_data3;
};

class C:public B{
public:
	virtual void vfunc1();
	        void func2();
private:
	int m_data1, m_data4;
};

5）前面提到C++绑定函数有两个做法，一个是静态绑定call。一个是动态绑定，动态绑定的三个条件是：通过指针调用；向上转型；调用的是虚函数。

6）声明一个容器，里面放指针，指向父类（声明为指向父类的指针，但绑定的（new）是子类）。当子类都有修改某个虚函数，通过遍历容器对象，调用这个虚函数，就能依次调用各自的版本，如下图。（再C里面实现这个行为靠if else else …）。

虚函数的这种做法就是“多态”，同样是point toA，但是却实际上指向不同的东西。下面的例子可以解释这个行为（注意这里的this pointer。简单的说，通过对象来调用一个函数，那个对象的地址就是this pointer。所有成员函数都有隐藏参数this）：

7）关于动态绑定（Dynamic Binding）：

(*(p->vptr)[n])(p);  // 或 (* p->vptr[n])(p);

意思是：通过指针找到它的虚指针，再找到它的虚函数表，取出第n个，把它当成函数指针去调用。由于是通过p去调用，因而p是this pointer。（这句话也解释了上面的多态行为）

2.谈谈const

const member functions (常量成员函数)

当对象调用成员函数的时候，对象可能是const也可能不是const，成员函数可能是const也可能不是const，这样就存在两种情况。

规则：当成员函数的const和non-const版本同时存在，const object只会（只能）调用const版本，non-const object只会（只能）调用non-const版本。（而当只有一者存在时，const object也只能调用const的版本。但是non-const object却可能调用const 或non-const 版本。）

下面这个例子是设计的比较不好的：

const String str("hello world");
str.print();    
// 如果当初设计 Srting::print()时未指明 const,
// 那么就是由 const object调用 non-const member function，会出错。 

3.关于new,deete

0）在C++中，设计size_t就是为了适应多个平台的。size_t的引入增强了程序在不同平台上的可移植性。

1）new和delete是表达式，可以分解进去（编译器转化）。

2）重载::operator new, ::operatordelete, ::operator new[], ::operator delete[]

即重载全局函数。没有重载就用全局的。注意delete要接受指针。

3）重载member operator new/delete

接管了内存分配要做什么？做一个内存池。

4）重载member operator new[]/delete[]

接管使用者的行为

示例，接口。。。。。。

如果使用者想绕过设计者的设计，可以加全局的作用域。（写上global scope operator :: 会绕过前述所有overloaded functions，强迫使用global version）

5）重载new(), delete()

placement new：

我们可以重载class member operatornew(), 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，其中第一参数必须是size_t, 其余参数以new所指定的placemnet arguments 为初值。出现于new (……) 小括号内的便是所谓的placement arguments。

我们也可以重载class member operatordelete() （或称此为placement operator delete），写出多个版本。但他们绝不会被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operatordelete()。它只可能这样被调用，主要用来归还未能完全创建成功的object所占用的memory。

这些对应的delete被调用的时机只有一个，那就是对应的new分配内存之后，如果构造函数发挥异常（表示构造对象时失败），那就把刚刚分配的内存释放掉。

6）basic_string 使用new(extra)扩充申请量

（这部分不太理解，后面补上。）