3.5 對(duì)象成員的效率

程序員如果關(guān)心程序效率，應(yīng)該實(shí)際測(cè)試，不要光憑推論、常識(shí)判斷或假設(shè)。優(yōu)化操作并不一定總是能夠有效運(yùn)行，我不止一次以優(yōu)化方式來(lái) 編譯一個(gè)已通過(guò)編譯的正常程序，卻以失敗收?qǐng)?/p>

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(biāo)準(zhǔn)允許放在類中的任何位置 取某個(gè)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(gè)偏移量通常都被加上了1如果用一個(gè)真正綁定類對(duì)象（也就是使用 . 操作符訪問(wèn)成員變量）去取地址，得到的將會(huì)是內(nèi)存中真正的地址

在多重繼承下，若要將第二個(gè)積累的指針和一個(gè)與派生類綁定的成員結(jié)合起來(lái)，那么將會(huì)因?yàn)樾枰尤肫屏慷兊孟喈?dāng)復(fù)雜

Part4四、Function 語(yǔ)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(huì)保證至少和一般的普通的函數(shù)有相同的效率，經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟的轉(zhuǎn)換改寫函數(shù)，安插一個(gè)額外的參數(shù)到該函數(shù)中，用來(lái)提供一個(gè)存取管道------即this指針對(duì)每一個(gè)非靜態(tài)成員的存取操作改成使用this指針來(lái)調(diào)用將成員函數(shù)改寫成一個(gè)外部函數(shù)，并且名稱改為獨(dú)一無(wú)二的

虛函數(shù)成員函數(shù)：也會(huì)經(jīng)過(guò)類似的轉(zhuǎn)化例如：ptr->normalize()會(huì)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(huì)被改為獨(dú)一無(wú)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(méi)有this指針，因此會(huì)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(guò)類的對(duì)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(shí)現(xiàn)模型：每一個(gè)類都有一個(gè)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(gè)對(duì)象有一個(gè)虛函數(shù)指針，指向虛表位置多態(tài)含義：以一個(gè)基類的指針（或引用），尋址出一個(gè)子類對(duì)象什么是積極多態(tài)？

當(dāng)被指出的對(duì)象真正使用時(shí)，多態(tài)就變成積極的了

單一繼承虛函數(shù)布局圖

一個(gè)類派生自Point會(huì)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(shí)例，該函數(shù)實(shí)例的地址會(huì)被拷貝進(jìn)子類的虛表的相對(duì)應(yīng)的slot之中它可以使用自己的虛函數(shù)實(shí)例----它自己的函數(shù)實(shí)例地址必須放在對(duì)應(yīng)的slot之中它可以加入一個(gè)新的虛函數(shù)，這時(shí)候虛函數(shù)表的尺寸會(huì)增加一個(gè)slot，而新加入的函數(shù)實(shí)例地址也會(huì)被放進(jìn)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(duì)于普通的成員函數(shù)，編譯器會(huì)將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)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(duì)一個(gè)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(shí)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(gè)請(qǐng)求，是否真的優(yōu)化取決于編譯器自己的判定對(duì)于形式參數(shù)，會(huì)采用：常量表達(dá)式替換 常量替換 引入臨時(shí)變量來(lái)避免多次求值操作

對(duì)于局部變量，會(huì)采用：使用臨時(shí)變量

Part5五、構(gòu)造、析構(gòu)、拷貝語(yǔ)意學(xué)

應(yīng)注意的一些問(wèn)題：構(gòu)造函數(shù)不要寫為純虛函數(shù)，因?yàn)楫?dāng)抽象類中有數(shù)據(jù)的時(shí)候，將無(wú)法初始化把所有函數(shù)設(shè)計(jì)成虛函數(shù)，再由編譯器去除虛函數(shù)是錯(cuò)誤的，不應(yīng)該成為虛函數(shù)的函數(shù)不要設(shè)計(jì)成虛函數(shù)當(dāng)你無(wú)法抉擇一個(gè)函數(shù)是否需要為const時(shí)，尤其是抽象類，最好不設(shè)置成const

5.1 "無(wú)繼承" 情況下的對(duì)象構(gòu)造

對(duì)于沒(méi)有初始化的全局變量，C語(yǔ)言中會(huì)將其放在一個(gè)未初始化全局區(qū)，而C++會(huì)將所有全局對(duì)象初始化對(duì)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(huì)將其打上POD標(biāo)簽，賦值時(shí)按照c那樣的位搬運(yùn)對(duì)于含有虛函數(shù)的類，編譯器會(huì)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(duì)函數(shù)以值方式返回，編譯器會(huì)將其優(yōu)化為加入一個(gè)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(duì)象構(gòu)造

構(gòu)造函數(shù)會(huì)含有大量的隱藏嘛，因?yàn)榫幾g器會(huì)進(jìn)行擴(kuò)充：記錄在成員初始化列表中的成員數(shù)據(jù)初始化會(huì)被放進(jìn)構(gòu)造函數(shù)的本體，并以成員在類中聲明的順序?yàn)轫樞?如果有一個(gè)成員并沒(méi)有出現(xiàn)在成員初始化列表中，但是它由一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，那么也會(huì)被調(diào)用在那之前，如果類對(duì)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(guò)去如果基類沒(méi)有被列于基類初始化列表中，而它有默認(rèn)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(gè)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(guò)去。若沒(méi)有列于list中，而類中有一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造，亦應(yīng)該調(diào)用此外，類中的每一個(gè)虛基類的偏移位置必須在執(zhí)行期可被存取如果類對(duì)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(jī)制必須被放進(jìn)來(lái)

不要忘記在賦值函數(shù)中，檢查自我賦值的情況

5.3 對(duì)象復(fù)制語(yǔ)意學(xué)

當(dāng)一個(gè)類復(fù)制給另一個(gè)類時(shí)，能采用的有三種方式：什么都不做，會(huì)實(shí)施默認(rèn)行為如果有需要，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)淺拷貝，至于什么時(shí)候需要深拷貝（見(jiàn)第二章講）提供一個(gè)拷貝復(fù)制運(yùn)算符顯式地拒絕把一個(gè)類拷貝給另一個(gè)

虛基類會(huì)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(yǔ)意學(xué)

什么時(shí)候會(huì)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(huì)在程序員的代碼執(zhí)行前被重設(shè)。如果類擁有成員類對(duì)象，而后者擁有析構(gòu)函數(shù)，那么他們會(huì)以其聲明順序的相反順序被調(diào)用如果類內(nèi)涵一個(gè)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(huì)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(gè)類是最尾端的類，那么它們會(huì)以其原來(lái)的構(gòu)造順序的相反順序被調(diào)用

Part6六、執(zhí)行期語(yǔ)意學(xué)

C++難以從程序源碼看出表達(dá)式的復(fù)雜過(guò)程，因?yàn)槟悴⒉恢谰幾g器會(huì)在其中添加多少代碼

編譯器對(duì)不同的對(duì)象會(huì)做不同的操作：

對(duì)于全局對(duì)象：編譯器會(huì)在添加__main函數(shù)和_exit函數(shù)(和C庫(kù)中的不同)，并且在這兩個(gè)函數(shù)中對(duì)所有全局對(duì)象進(jìn)行靜態(tài)初始化和析構(gòu)

使用被靜態(tài)初始化的對(duì)象，有一些缺點(diǎn)：

如果異常處理被支持，那么那些對(duì)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(duì)象

對(duì)于局部靜態(tài)對(duì)象：

會(huì)增加臨時(shí)的對(duì)象用來(lái)判斷其是否被構(gòu)造，用來(lái)保證在第一次進(jìn)入含有該靜態(tài)對(duì)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(shí)候利用臨時(shí)對(duì)象判斷是否已經(jīng)被構(gòu)造來(lái)決定是否析構(gòu)

對(duì)于對(duì)象數(shù)組:（例如Point knots[10]）

如果對(duì)象沒(méi)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(chǔ)10個(gè)連續(xù)空間即可 如果有構(gòu)造函數(shù)，且如果有名字，則會(huì)分為是否含有虛基類調(diào)用不同的函數(shù)來(lái)構(gòu)造，如果沒(méi)有名字，例如沒(méi)有knots，則會(huì)使用new來(lái)分配在堆中 當(dāng)聲明結(jié)束時(shí)會(huì)有類似構(gòu)造的析構(gòu)過(guò)程 我們無(wú)法在程序中取出一個(gè)構(gòu)造函數(shù)的地址

6.2 new 和 delete 運(yùn)算符

對(duì)于普通類型變量：例如int *pi = new int(5) 調(diào)用函數(shù)庫(kù)中的new運(yùn)算符if(int *pi = _new (sizeof(int) )) 再配置初值 *pi = 5 對(duì)于delete來(lái)說(shuō) delete pi; 則先進(jìn)行保護(hù) if( pi != 0) 再調(diào)用delete ?、_delete(pi)

對(duì)于成員對(duì)象：

對(duì)于Point3d* origin = new Point3d

實(shí)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(yǔ)言要求每一次對(duì)new的調(diào)用都必須傳回一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的指針，為了解決這個(gè)問(wèn)題，傳回一個(gè)指向默認(rèn)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(duì)于對(duì)象數(shù)組，會(huì)在分配的內(nèi)存上方放上cookies，來(lái)存儲(chǔ)數(shù)組個(gè)數(shù)，方便delete調(diào)用來(lái)析構(gòu)

程序員最好避免以一個(gè)基類指向一個(gè)子類所組成的數(shù)組---如果子類對(duì)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(guò)整個(gè)數(shù)組，把delete運(yùn)算符實(shí)施與每一個(gè)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(huì)實(shí)施于每一個(gè)對(duì)象上

Placement Operator new的語(yǔ)意

有一個(gè)預(yù)先定義好的重載的new運(yùn)算符，稱為placement operator new。它需要第二個(gè)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(gè)區(qū)塊，用以放置新產(chǎn)生出來(lái)的Point2w 對(duì)象

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

如果我們?cè)谝延袑?duì)象的基礎(chǔ)上調(diào)用placement new的話，原來(lái)的析構(gòu)函數(shù)并不會(huì)被調(diào)用，而是直接刪除原來(lái)的指針，但是不能使用delete 原來(lái)的指針

正確的方法應(yīng)該是 :

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

6.3 臨時(shí)性對(duì)象

臨時(shí)對(duì)象在類的表達(dá)式并賦值，函數(shù)以值方式傳參等都會(huì)產(chǎn)生臨時(shí)對(duì)象-----而臨時(shí)對(duì)象會(huì)構(gòu)造和析構(gòu)，所以會(huì)拖慢程序的效率，我們應(yīng)該盡量避免

Part7七、站在對(duì)象模型的頂端

三個(gè)著名的C++語(yǔ)言擴(kuò)充性質(zhì)：模板、異常（EH）、RTTI（runtime type identification）

7.1 Template

模板實(shí)例化時(shí)間線：

當(dāng)編譯器看到模板類的聲明時(shí)，什么都不會(huì)做，不會(huì)進(jìn)行實(shí)例化模板類中明確類型的參數(shù)，通過(guò)模板類的某個(gè)實(shí)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(shí)例版本關(guān)聯(lián)，不同版本有不同的一份如果聲明一個(gè)模板類的指針，那么不會(huì)進(jìn)行實(shí)例化，但是如果是引用，那么會(huì)進(jìn)行實(shí)例化對(duì)于模板類中的成員函數(shù)，只有在函數(shù)使用的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行實(shí)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(huì)調(diào)用名稱相同的哪個(gè)版本：

會(huì)根據(jù)該函數(shù)是否與模板有關(guān)來(lái)判斷，如果是已知類型，那么會(huì)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(huì)在實(shí)例化的范圍查找

7.2 異常處理

C++異常處理由三個(gè)主要的語(yǔ)匯組件：

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

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

因此一個(gè)解決辦法就是將類封裝在一個(gè)類中，這樣變成局部類，如果拋出異常也會(huì)被自動(dòng)析構(gòu)當(dāng)一個(gè)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(lái)和每一個(gè)catch子句進(jìn)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(méi)有一個(gè)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(jìn)行到程序堆棧的下一個(gè)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(shí)別

當(dāng)兩個(gè)類有繼承關(guān)系的時(shí)候，我們有轉(zhuǎn)換需求時(shí)，可以進(jìn)行向下轉(zhuǎn)型，但是很多時(shí)候是不安全的C++的RTTI (執(zhí)行期類型識(shí)別)提供了一個(gè)安全的向下轉(zhuǎn)型設(shè)備，但是只對(duì)多態(tài)（繼承和動(dòng)態(tài)綁定）的類型有效，其用來(lái)支持RTTI的策略就是，在C++的虛函數(shù)表的第一個(gè)slot處，放一個(gè)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(yùn)算符可以在執(zhí)行期決定真正的類型對(duì)于指針來(lái)說(shuō)：如果轉(zhuǎn)型成功，則會(huì)返回一個(gè)轉(zhuǎn)換后的指針如果是不安全的，會(huì)傳回0放在程序中通過(guò) if 來(lái)判斷是否成功，采取不同措施對(duì)于引用來(lái)說(shuō)：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(huì)拋出 bad_cast 異常通常使用 try 和 catch 來(lái)進(jìn)行判斷是否成功

Typeid運(yùn)算符：可以傳入一個(gè)引用,typeid運(yùn)算符會(huì)傳回一個(gè)const reference,類型為type_info。其內(nèi)部已經(jīng)重載了 == 運(yùn)算符，可以直接判斷兩個(gè)是否相等，回傳一個(gè)bool值例如 ?if( typeid( rt ) == typeid( fct ) )RTTI雖然只適用于多態(tài)類，但是事實(shí)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(guò)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