我曾經(jīng)自學(xué)過(guò)C++，現(xiàn)在回想起來(lái)，當(dāng)時(shí)是什么都不懂。說(shuō)不上能使用C++，倒是被C++牽著鼻子走了。高中搞NOIP并不允許使用STL庫(kù)，比賽中C++面向?qū)ο蟮臋C(jī)制基本沒(méi)有什么用武之地，所以高中搞NOIP名為用C++，其實(shí)就是c加上了cout和cin。
前幾天看韓老師的《老碼識(shí)途》，里面記錄了一些C++面向?qū)ο髾C(jī)制的探索，又勾起了我的興趣。而這個(gè)學(xué)期自學(xué)了匯編，又給了我自己動(dòng)手探索提供了能力基礎(chǔ)，自己上手以后，從一個(gè)更加底層的視角看C++機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，讓我在黑暗中摸到了馴服C++的韁繩。
本質(zhì)上是指針，這一點(diǎn)即使大家沒(méi)有看反匯編應(yīng)該也是猜到了。
對(duì)象在內(nèi)存上的布局：
1: class Father
2: {3: int iA_;
4: int iB_;
5:
6: void FuncA();
7: void FuncB();
8: };
9:
10: class Child : Father
11: {12: int iC_;
13: void FuncC();
14: };
一個(gè)Father對(duì)象里只包含 (低地址 –> 高地址) : iA_,iB_。也就是一個(gè)Father對(duì)象的大小是8個(gè)字節(jié)，函數(shù)并不會(huì)占用內(nèi)存空間。
為什么不會(huì)？
其實(shí)類(lèi)的成員函數(shù)可以看做本質(zhì)上與普通函數(shù)相同。
編譯器在編譯的時(shí)候就知道函數(shù)的位置，所以調(diào)用普通函數(shù)的時(shí)候會(huì)直接 call 函數(shù)地址(偏移)。也就是被硬編碼了，函數(shù)的地址是固定的( 不考慮重定位之類(lèi)的情況 )。
而成員函數(shù)的調(diào)用也是如此，只是編譯器還多做了一件事情，就是判斷這個(gè)對(duì)象有沒(méi)有調(diào)用這個(gè)函數(shù)的“權(quán)限”（函數(shù)不是你聲明的，當(dāng)然無(wú)權(quán)調(diào)用），“權(quán)限”不夠就會(huì)報(bào)錯(cuò)，告訴那個(gè)對(duì)象類(lèi)型沒(méi)有這個(gè)方法。
所以，類(lèi)對(duì)象的大小與這個(gè)類(lèi)的方法數(shù)多少是沒(méi)關(guān)系的。成員函數(shù)和普通函數(shù)本質(zhì)上一樣，實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制，要靠編譯器來(lái)做工作。
this指針：
成員函數(shù)與普通函數(shù)不同之處之一就是訪問(wèn)對(duì)象的數(shù)據(jù)。
要訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的元素，說(shuō)白了就是要找到這個(gè)元素所在的內(nèi)存位置，也就是要有指針。
我們沒(méi)有看到傳遞this指針，因?yàn)檫@件事又是編譯器幫我們做了。
反匯編會(huì)看到對(duì)象調(diào)用一個(gè)方法的時(shí)候，會(huì)將這個(gè)對(duì)象的首部地址賦值給ecx寄存器，通過(guò)寄存器來(lái)傳遞this指針。
我們?cè)诔蓡T函數(shù)里可以不需明寫(xiě)this指針地調(diào)用對(duì)象元素，還是因?yàn)榫幾g器幫我們多做了一步“翻譯”。
私有化：
不多說(shuō)，就是編譯器在編譯階段通過(guò)源碼來(lái)判斷某個(gè)元素是不是能夠被訪問(wèn)，某個(gè)方法是不是能夠被調(diào)用，運(yùn)行的時(shí)候并不會(huì)有訪問(wèn)限制�？创a：
1: #include <stdio.h>
2:
3: class Exp
4: {5: int iA_;
6: int iB_;
7:
8: public:
9: Exp()
10: {11: iA_ = iB_ = 0;
12: }
13: void Out()
14: { 15: printf("%d \t %d \n",iA_,iB_);16: }
17: };
18:
19: int main()
20: {21: Exp oA;
22: void *pC = &oA;
23:
24: oA.Out();
25: *(int*)pC = 1;
26: *(int*)((int)pC+4) = 2;
27: oA.Out();
28:
29: return 0;
30: }
結(jié)果是： 0 0
1 2
雖然 iA_,iB_是私有的，但是還是被外界修改了。因?yàn)榫幾g器無(wú)法知道我干了這事(顯式的 oA.iA_ = 1 就被發(fā)現(xiàn)了哈)
構(gòu)造與析構(gòu)：
說(shuō)道底還是編譯器幫我們?cè)诙嘧隽艘恍┕ぷ�，生成了一些額外代碼。
需要注意的是：
1: void Test( Father oP )
2: {3: }
4:
5: int main()
6: {7: Father oA;
8: Test(oA);
9: return 0;
10: }
會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。
重載：
一樣還是編譯器的功勞，C++最后生成的函數(shù)名是與參數(shù)有關(guān)的，所以又不同參數(shù)的函數(shù)最后生成的函數(shù)名不同，看似同名，實(shí)則不同。在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，編譯器會(huì)判斷參數(shù)的類(lèi)型，相應(yīng)的可以生成一個(gè)函數(shù)名進(jìn)行“匹配”。( 當(dāng)然不止這么簡(jiǎn)單，還會(huì)考慮發(fā)生類(lèi)型轉(zhuǎn)換的情況 )
繼承：
從內(nèi)存布局的角度上看
1: struct Child : Father
和
1: struct Child
2: {3: Father o;
4: //other
5: };
相同（虛函數(shù)情況后面討論）。子類(lèi)的前面部分和父類(lèi)是一樣的。
所以一個(gè)接受 Father * 參數(shù)的函數(shù)可以接受 Child *參數(shù)，而且轉(zhuǎn)換是安全的。
有 Father & 類(lèi)型參數(shù)的函數(shù)可以接受 Child &,但是繼承方式要public。But , why ?
protected和private繼承模式，子類(lèi)繼承的父類(lèi)的接口對(duì)外都是隱藏的，所以以一個(gè)Father &傳入的參數(shù)所有的方法元素原則上是不可用的，用了肯定是違反規(guī)則的，編譯器判定這一點(diǎn)，所以報(bào)錯(cuò)。
虛函數(shù)：
比較特別的是這個(gè)。
Question:為什么需要虛函數(shù)？
網(wǎng)上看到的答案：基類(lèi)可以通過(guò)虛函數(shù)對(duì)子類(lèi)的相識(shí)功能進(jìn)行管理。（我的C++primer被借走以后就此失蹤，所以只能網(wǎng)上找了）。
虛函數(shù)具體怎么回事就不細(xì)說(shuō)了，討論一下背后的機(jī)制。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)虛函數(shù)，每個(gè)有虛函數(shù)的類(lèi)有一張對(duì)應(yīng)的虛表。這個(gè)虛表儲(chǔ)存在只讀內(nèi)存區(qū)，記錄了對(duì)應(yīng)函數(shù)的地址。（PS:一個(gè)類(lèi)就只有一個(gè)虛表）
每個(gè)類(lèi)對(duì)象都要保存一個(gè)虛表指針，保存本類(lèi)的虛表地址。所以你使用 Father *指針指向一個(gè)Child對(duì)象，調(diào)用的虛函數(shù)是Child的。
虛表指針保存在每個(gè)對(duì)象的首部。
1: class Child : Father
2: {3: int iC_;
4: void FuncC();
5: virtual void VF();
6: };
現(xiàn)在這個(gè)Child對(duì)象較前面的多了四個(gè)字節(jié)。內(nèi)存布局（從低地址到高地址）是：虛表指針__vfptr,iA_,iB_,iC_。
好。問(wèn)題來(lái)了，Child繼承了Father，但是Father的函數(shù)并沒(méi)有為Child再量身定做一次，也就是說(shuō)無(wú)論是Father對(duì)象還是Child對(duì)象，他們調(diào)用FuncA()都是同一個(gè)函數(shù)。但是Father并沒(méi)有__vfptr，Child對(duì)象在頭部多了這個(gè)，F(xiàn)uncA()中用this指針定位iA_和iB_不是都不正確嗎？
現(xiàn)象告訴我們FuncA()是可以正確訪問(wèn)iA_和iB_，所以推測(cè)Child對(duì)象在調(diào)用FuncA的時(shí)候，傳的不是真正的首部地址，而是往后偏移了四個(gè)字節(jié)。
反匯編，確實(shí)如此。這么說(shuō)Father類(lèi)里不能調(diào)用虛函數(shù)了？當(dāng)然，F(xiàn)ather都還不知道虛函數(shù)這回事，怎么在FuncA中調(diào)用。
還有一個(gè)有趣的現(xiàn)象：
1: #include <stdio.h>
2:
3: class Base
4: {5: public:
6: virtual void ShowID()
7: { 8: printf("Base\n");9: }
10: };
11:
12: class CB : public Base
13: {14: public:
15: virtual void ShowID()
16: { 17: printf("CB\n");18: }
19: };
20:
21: class CC : public Base
22: {23: public:
24: virtual void ShowID()
25: { 26: printf("CC\n");27: }
28: };
29:
30: void Test( CB& oB )
31: {32: oB.ShowID();
33: }
34:
35: int main()
36: {37: Base oBase;
38: CB oB;
39: CC oC;
40:
41: CB* pCB = &oB;
42:
43: *(int*)(&oB) = *(int*)(&oC); //修改虛表指針
44: oB.ShowID();
45: ((CB*)(&oB))->ShowID();
46: pCB->ShowID();
47: Test(oB);
48:
49: return 0;
50: }
猜猜結(jié)果啊，買(mǎi)定離手。
結(jié)果是：CB CB CC CC
在43行的地方，修改了oB的虛表指針，讓其指向CC類(lèi)的虛表。
但是oB.ShowID()沒(méi)理會(huì)我們的修改，還是調(diào)用CB類(lèi)的ShowID。反匯編，發(fā)現(xiàn)他沒(méi)走“獲取虛表指針，在虛表中得到相應(yīng)的函數(shù)地址”這一套，直接調(diào)用了。因?yàn)橐话闳瞬粫?huì)閑著蛋疼去改對(duì)象的虛表指針的，對(duì)象的類(lèi)型是明確的，編譯器可以通過(guò)這些信息確定調(diào)用的函數(shù)地址，所以沒(méi)必要走他一套，這樣效率還更高。
而pCB->ShowID()就不同了，他很乖地地走了流程，因?yàn)橐粋�(gè)父類(lèi)指針可以指向一個(gè)子類(lèi)對(duì)象，編譯器無(wú)法找信息，所以走流程。
那現(xiàn)在糾結(jié)了，為神馬 ((CB*)(&oB))->ShowID() 輸出CB。
反匯編看，發(fā)現(xiàn)編譯器又擅自做主，沒(méi)有走指針的流程。
那你猜猜((Base*)(&oB))->ShowID();輸出的是什么？CC。
比較二者的差異，可以大概發(fā)現(xiàn)一些端倪，什么時(shí)候走流程，什么時(shí)候不走。
最后是Test(oB)了，前面說(shuō)過(guò)引用的本質(zhì)是指針，所以這個(gè)結(jié)果很好理解。
還有，想過(guò)
1: void Test2( Base oP )
2: {3: oP.ShowID();
4: }
拷貝的時(shí)候有沒(méi)有拷貝虛表指針嗎？試試就知道，厄…發(fā)現(xiàn)沒(méi)有。
前面說(shuō)過(guò)這樣會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，但是你在這個(gè)函數(shù)你沒(méi)有寫(xiě)虛表指針的賦值。但是邪惡的編譯器已經(jīng)幫你悄悄加上去了哈哈哈哈~。(唉?節(jié)操呢)
RTTI
每個(gè)類(lèi)有特定的虛表地址，每個(gè)對(duì)象會(huì)保存這個(gè)虛表地址，應(yīng)該想到了吧，偷懶，不寫(xiě)了。
綜上。可以看到，面向?qū)ο髾C(jī)制在底層并不特別，機(jī)制的實(shí)現(xiàn)主要靠的是編譯器。
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無(wú)聊