3.5 對象成員的效率

程序員如果關(guān)心程序效率，應(yīng)該實際測試，不要光憑推論、常識判斷或假設(shè)。優(yōu)化操作并不一定總是能夠有效運行，我不止一次以優(yōu)化方式來 編譯一個已通過編譯的正常程序，卻以失敗收場

3.6 指向數(shù)據(jù)成員的指針

vptr通常放在起始處或尾端，與編譯器有關(guān)，C++標準允許放在類中的任何位置 取某個類成員變量的地址，通常取到得的是在類的首地址的偏移位置例如?& Point3d::z;?將得到在類的偏移位置，最低限度是類的成員大小總和，而這個偏移量通常都被加上了1如果用一個真正綁定類對象（也就是使用 . 操作符訪問成員變量）去取地址，得到的將會是內(nèi)存中真正的地址

在多重繼承下，若要將第二個積累的指針和一個與派生類綁定的成員結(jié)合起來，那么將會因為需要加入偏移量而變得相當(dāng)復(fù)雜

Part4四、Function 語意學(xué)

C++支持三種類型的成員函數(shù)：static 、non-static 、virtualstatic函數(shù)限制：不能直接存取non-static數(shù)據(jù)不能被聲明為const

4.1 成員函數(shù)的各種調(diào)用方式

非靜態(tài)成員函數(shù)：C++會保證至少和一般的普通的函數(shù)有相同的效率，經(jīng)過三個步驟的轉(zhuǎn)換改寫函數(shù)，安插一個額外的參數(shù)到該函數(shù)中，用來提供一個存取管道------即this指針對每一個非靜態(tài)成員的存取操作改成使用this指針來調(diào)用將成員函數(shù)改寫成一個外部函數(shù)，并且名稱改為獨一無二的

虛函數(shù)成員函數(shù)：也會經(jīng)過類似的轉(zhuǎn)化例如：ptr->normalize()會被轉(zhuǎn)化為( * ptr->vptr[1] )( ptr )vptr是編譯器產(chǎn)生的指針，指向虛函數(shù)表，其名稱也會被改為獨一無二1 是該函數(shù)在虛函數(shù)表中的索引ptr 則是this指針

靜態(tài)成員函數(shù)：它沒有this指針，因此會有以下限制：它不能直接存取類中的非成員變量它不能夠被聲明為const、volatile 和 virtual它不需要經(jīng)過類的對象才能被調(diào)用----雖然很多事情況是這樣調(diào)用的

4.2 詳解虛成員函數(shù)

虛函數(shù)一般實現(xiàn)模型：每一個類都有一個虛函數(shù)表，內(nèi)含該類中有作用的虛函數(shù)地址，然后每個對象有一個虛函數(shù)指針，指向虛表位置多態(tài)含義：以一個基類的指針（或引用），尋址出一個子類對象什么是積極多態(tài)？

當(dāng)被指出的對象真正使用時，多態(tài)就變成積極的了

單一繼承虛函數(shù)布局圖

一個類派生自Point會發(fā)生什么事？三種可能的情況它可以繼承基類所聲明的虛函數(shù)的函數(shù)實例，該函數(shù)實例的地址會被拷貝進子類的虛表的相對應(yīng)的slot之中它可以使用自己的虛函數(shù)實例----它自己的函數(shù)實例地址必須放在對應(yīng)的slot之中它可以加入一個新的虛函數(shù)，這時候虛函數(shù)表的尺寸會增加一個slot，而新加入的函數(shù)實例地址也會被放進該slot之中

多重繼承下的虛函數(shù)

虛擬繼承下的虛函數(shù)

4.4指向成員函數(shù)的指針

對于普通的成員函數(shù)，編譯器會將其轉(zhuǎn)化為一個函數(shù)指針，然后使用成員函數(shù)的地址去初始化

例如 ?double (Point :: *pmf ) ( );轉(zhuǎn)化為??double ( Point :: coord )( ) = &Point :: x;這樣調(diào)用??(coord) (& origin)或 (coord)(ptr)

對一個虛函數(shù)取地址，在vc編譯器下，要么得到vacll thunk地址（虛函數(shù)時候），要么得到的是函數(shù)地址（普通函數(shù)）

4.5 內(nèi)聯(lián)函數(shù)

inline只是向編譯器提出一個請求，是否真的優(yōu)化取決于編譯器自己的判定對于形式參數(shù)，會采用：常量表達式替換 常量替換 引入臨時變量來避免多次求值操作

對于局部變量，會采用：使用臨時變量

Part5五、構(gòu)造、析構(gòu)、拷貝語意學(xué)

應(yīng)注意的一些問題：構(gòu)造函數(shù)不要寫為純虛函數(shù)，因為當(dāng)抽象類中有數(shù)據(jù)的時候，將無法初始化把所有函數(shù)設(shè)計成虛函數(shù)，再由編譯器去除虛函數(shù)是錯誤的，不應(yīng)該成為虛函數(shù)的函數(shù)不要設(shè)計成虛函數(shù)當(dāng)你無法抉擇一個函數(shù)是否需要為const時，尤其是抽象類，最好不設(shè)置成const

5.1 "無繼承" 情況下的對象構(gòu)造

對于沒有初始化的全局變量，C語言中會將其放在一個未初始化全局區(qū)，而C++會將所有全局對象初始化對于不需要構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)、賦值操作的類或結(jié)構(gòu)體，C++會將其打上POD標簽，賦值時按照c那樣的位搬運對于含有虛函數(shù)的類，編譯器會在構(gòu)造函數(shù)的開始放入一些初始化虛表和虛指針的操作面對函數(shù)以值方式返回，編譯器會將其優(yōu)化為加入一個參數(shù)的引用方式，避免多次構(gòu)造函數(shù)

5.2 繼承體系下的對象構(gòu)造

構(gòu)造函數(shù)會含有大量的隱藏嘛，因為編譯器會進行擴充：記錄在成員初始化列表中的成員數(shù)據(jù)初始化會被放進構(gòu)造函數(shù)的本體，并以成員在類中聲明的順序為順序 如果有一個成員并沒有出現(xiàn)在成員初始化列表中，但是它由一個默認構(gòu)造函數(shù)，那么也會被調(diào)用在那之前，如果類對象由虛表指針，它必須被設(shè)定初值，指向適當(dāng)?shù)奶摫?/strong>在那之前，所有上一層的基類構(gòu)造函數(shù)必須被調(diào)用，以基類聲明的順序（不是成員初始化列表出現(xiàn)的順序）如果基類被列于成員初始化列表中，那么任何顯式指定的參數(shù)應(yīng)該傳遞過去如果基類沒有被列于基類初始化列表中，而它有默認的構(gòu)造函數(shù)，那么就調(diào)用如果基類是多重繼承下的第二個或后繼的基類，那么this指針必須有所調(diào)整在那之前，所有虛基類構(gòu)造函數(shù)必須被調(diào)用，從左到右，從最深到最淺如果類被列于成員初始化列表中，那么如果有任何顯式指定的參數(shù)，都應(yīng)該傳遞過去。若沒有列于list中，而類中有一個默認構(gòu)造，亦應(yīng)該調(diào)用此外，類中的每一個虛基類的偏移位置必須在執(zhí)行期可被存取如果類對象是最底層的類，其構(gòu)造函數(shù)可能被調(diào)用，某些用以支持這一行為的機制必須被放進來

不要忘記在賦值函數(shù)中，檢查自我賦值的情況

5.3 對象復(fù)制語意學(xué)

當(dāng)一個類復(fù)制給另一個類時，能采用的有三種方式：什么都不做，會實施默認行為如果有需要，會自動生成一個淺拷貝，至于什么時候需要深拷貝（見第二章講）提供一個拷貝復(fù)制運算符顯式地拒絕把一個類拷貝給另一個

虛基類會使其復(fù)制操作調(diào)用一次以上，因此我們應(yīng)該避免在虛基類中聲明數(shù)據(jù)成員

5.5 析構(gòu)語意學(xué)

什么時候會合成析構(gòu)函數(shù)？在類內(nèi)含的成員函數(shù)有析構(gòu)函數(shù)基類含有析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)的正確順序：析構(gòu)函數(shù)的本體首先被執(zhí)行，vptr會在程序員的代碼執(zhí)行前被重設(shè)。如果類擁有成員類對象，而后者擁有析構(gòu)函數(shù)，那么他們會以其聲明順序的相反順序被調(diào)用如果類內(nèi)涵一個vptr,現(xiàn)在被重新設(shè)定，指向適當(dāng)?shù)姆e累的虛表如果有任何直接的非虛基類擁有析構(gòu)函數(shù)，它們會以其聲明順序的相反順序被調(diào)用如果有任何虛基類擁有析構(gòu)函數(shù)，而且目前討論的這個類是最尾端的類，那么它們會以其原來的構(gòu)造順序的相反順序被調(diào)用

Part6六、執(zhí)行期語意學(xué)

C++難以從程序源碼看出表達式的復(fù)雜過程，因為你并不知道編譯器會在其中添加多少代碼

編譯器對不同的對象會做不同的操作：

對于全局對象：編譯器會在添加__main函數(shù)和_exit函數(shù)(和C庫中的不同)，并且在這兩個函數(shù)中對所有全局對象進行靜態(tài)初始化和析構(gòu)

使用被靜態(tài)初始化的對象，有一些缺點：

如果異常處理被支持，那么那些對象將不能被放置到try區(qū)段之內(nèi)增加了程序的復(fù)雜度

因此，不建議用那些需要靜態(tài)初始化的全局對象

對于局部靜態(tài)對象：

會增加臨時的對象用來判斷其是否被構(gòu)造，用來保證在第一次進入含有該靜態(tài)對象的起始處調(diào)用一次構(gòu)造函數(shù)，并且在離開文件的時候利用臨時對象判斷是否已經(jīng)被構(gòu)造來決定是否析構(gòu)

對于對象數(shù)組:（例如Point knots[10]）

如果對象沒有定義構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，那么編譯器只需要分配需要存儲10個連續(xù)空間即可 如果有構(gòu)造函數(shù)，且如果有名字，則會分為是否含有虛基類調(diào)用不同的函數(shù)來構(gòu)造，如果沒有名字，例如沒有knots，則會使用new來分配在堆中 當(dāng)聲明結(jié)束時會有類似構(gòu)造的析構(gòu)過程 我們無法在程序中取出一個構(gòu)造函數(shù)的地址

6.2 new 和 delete 運算符

對于普通類型變量：例如int *pi = new int(5) 調(diào)用函數(shù)庫中的new運算符if(int *pi = _new (sizeof(int) )) 再配置初值 *pi = 5 對于delete來說 delete pi; 則先進行保護 if( pi != 0) 再調(diào)用delete ?、_delete(pi)

對于成員對象：

對于Point3d* origin = new Point3d

實際調(diào)用operator new，其代碼如下

????extern?void*?operator?new?(size_t?size){
????????if(size?==?0)
????????????size?=?1;
????????void?*?last_alloc;
????????while(!(last_alloc?=?malloc(size))){
????????????if(_new_handler)
????????????????(?*_new_handler)();
????????????else
????????????????return?0;
????????}
????????return?last_alloc;
????}

語言要求每一次對new的調(diào)用都必須傳回一個獨一無二的指針，為了解決這個問題，傳回一個指向默認為1Byte的內(nèi)存區(qū)塊，允許程序員自己定義_new_handler函數(shù)，并且循環(huán)調(diào)用

至于delete也相同

????extern?void?operator?delete?(void?*ptr){
?????if(ptr)
??????free(?(char*)ptr)
????}

對于對象數(shù)組，會在分配的內(nèi)存上方放上cookies，來存儲數(shù)組個數(shù)，方便delete調(diào)用來析構(gòu)

程序員最好避免以一個基類指向一個子類所組成的數(shù)組---如果子類對象比其基類大的話

解決方式：

?for(int?ix?=?0;?ix???Point3d?*p?=?&((Point3d*)ptr)[ix];
??delete?p;
?}

程序員必須迭代走過整個數(shù)組，把delete運算符實施與每一個元素身上。以此方式，調(diào)用操作將是virtual。因此，Point3d和Point的析構(gòu)函數(shù)都會實施于每一個對象上

Placement Operator new的語意

有一個預(yù)先定義好的重載的new運算符，稱為placement operator new。它需要第二個參數(shù)，類型為void*

形如?Point2w *ptw = new (arena) Point2w,其中arena指向內(nèi)存中的一個區(qū)塊，用以放置新產(chǎn)生出來的Point2w 對象

?void*?operator?new(size_t?,?void*?p){
??return?p;
?}

如果我們在已有對象的基礎(chǔ)上調(diào)用placement new的話，原來的析構(gòu)函數(shù)并不會被調(diào)用，而是直接刪除原來的指針，但是不能使用delete 原來的指針

正確的方法應(yīng)該是 :

????//錯誤：
????delete?p2w;
????p2w?=?new(arwna)?Point2w;
????//正確：
????p2w->Point2w;
????p2w?=?new(arena)?Point2w;

6.3 臨時性對象

臨時對象在類的表達式并賦值，函數(shù)以值方式傳參等都會產(chǎn)生臨時對象-----而臨時對象會構(gòu)造和析構(gòu)，所以會拖慢程序的效率，我們應(yīng)該盡量避免

Part7七、站在對象模型的頂端

三個著名的C++語言擴充性質(zhì)：模板、異常（EH）、RTTI（runtime type identification）

7.1 Template

模板實例化時間線：

當(dāng)編譯器看到模板類的聲明時，什么都不會做，不會進行實例化模板類中明確類型的參數(shù)，通過模板類的某個實例化版本才能存取操作即使是靜態(tài)類型的變量，也需要與具體的實例版本關(guān)聯(lián)，不同版本有不同的一份如果聲明一個模板類的指針，那么不會進行實例化，但是如果是引用，那么會進行實例化對于模板類中的成員函數(shù)，只有在函數(shù)使用的時候才會進行實例化

模板名稱決議的方法-----即如果非成員函數(shù)在類中調(diào)用，那么會調(diào)用名稱相同的哪個版本：

會根據(jù)該函數(shù)是否與模板有關(guān)來判斷，如果是已知類型，那么會在定義的范圍內(nèi)直接查找，如果依賴模板的具體類型，那么會在實例化的范圍查找

7.2 異常處理

C++異常處理由三個主要的語匯組件：

一個throw子語。它在程序某處發(fā)出一個exception，exception可以說內(nèi)建類型也可以是自定義類型一個或多個catch子句。每一個catch子句都是一個exceotion hander，它用來表示說，這個子句準備處理某種類型exception，并且在封閉的大括號區(qū)段中提供實際的處理程序一個try區(qū)段。它被圍繞一系列的敘述句，這些敘述句可能會引發(fā)catch子句起作用

當(dāng)一個異常被拋出去，控制權(quán)會從函數(shù)調(diào)用中被釋放出來，并尋找一個吻合的catch子句。如果都沒有吻合者，那么默認的處理例程 terminate()會被調(diào)用，當(dāng)控制權(quán)被放棄后，堆棧中的每一個函數(shù)調(diào)用也就被推離。這個程序被稱為 unwingding the stack 。在每一個函數(shù)被推離堆棧之前，函數(shù)的局部類的析構(gòu)會被調(diào)用

因此一個解決辦法就是將類封裝在一個類中，這樣變成局部類，如果拋出異常也會被自動析構(gòu)當(dāng)一個異常拋出，編譯系統(tǒng)必須：

1. 檢查發(fā)生throw操作的函數(shù)
2. 決定throw操作是否發(fā)生在try區(qū)段
3. 若是，編譯系統(tǒng)必須把異常類型拿來和每一個catch子句進行比較
4. 如果比較后吻合，流程控制應(yīng)該交到catch子句中
5. 如果throw的發(fā)生并不在try區(qū)段中，或沒有一個catch子句吻合，那么系統(tǒng)必須：摧毀所有活躍局部類 從堆棧中將目前的函數(shù)(unwind)釋放掉 進行到程序堆棧的下一個函數(shù)中去，然后重復(fù)上述步驟2—5

7.3 執(zhí)行期類型識別

當(dāng)兩個類有繼承關(guān)系的時候，我們有轉(zhuǎn)換需求時，可以進行向下轉(zhuǎn)型，但是很多時候是不安全的C++的RTTI (執(zhí)行期類型識別)提供了一個安全的向下轉(zhuǎn)型設(shè)備，但是只對多態(tài)（繼承和動態(tài)綁定）的類型有效，其用來支持RTTI的策略就是，在C++的虛函數(shù)表的第一個slot處，放一個指針，指向保存該類的一些信息----即type_info類（在編譯器文件中可以找到其定義）dynamic_cast運算符可以在執(zhí)行期決定真正的類型對于指針來說：如果轉(zhuǎn)型成功，則會返回一個轉(zhuǎn)換后的指針如果是不安全的，會傳回0放在程序中通過 if 來判斷是否成功，采取不同措施對于引用來說：如果引用真正轉(zhuǎn)換到適當(dāng)?shù)淖宇悾瑒t可以繼續(xù)如果不能轉(zhuǎn)換的話，會拋出 bad_cast 異常通常使用 try 和 catch 來進行判斷是否成功

Typeid運算符：可以傳入一個引用,typeid運算符會傳回一個const reference,類型為type_info。其內(nèi)部已經(jīng)重載了 == 運算符，可以直接判斷兩個是否相等，回傳一個bool值例如 ?if( typeid( rt ) == typeid( fct ) )RTTI雖然只適用于多態(tài)類，但是事實上type_info object也適用于內(nèi)建類，以及非多態(tài)的使用者自定類型，只不過內(nèi)建類型 得到的type_info類是靜態(tài)取得，而不是執(zhí)行期取得。

品味經(jīng)典

▊《C++ Primer中文版（第5版）》

▊《Effective C++：改善程序與設(shè)計的55個具體做法（第三版）中文版》

Scott Meyers 著

侯捷 譯

Scott Meyers 著

侯捷 譯

▊《深度探索C++對象模型》

Stanley，B. Lippman?著

侯捷?譯

【德】Nicolai M. Josuttis 著

侯捷 譯

▊《C++服務(wù)器開發(fā)精髓》

張遠龍?著

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