也来试试深入浅出C++对象模型(1)
最近两年C用得多了,C++有些生疏,又常常用PYTHON,或者阅读些JAVA的代码,感觉C的开发者们由于C语言在软件工程上的先天缺陷,导致开发效率不高,所以决定拿出C++来看看用用,准备把libevent封装出一个类ACE的C++实现,首先来复读下C++对象模型吧。
如果要研究C++的对象模型,大家潜意识都想知道的是,C++比C好在哪里?又比C差在哪里?
我们主要就是想从C++的对象模型里找到后一个答案。前一个答案在软件工程中是毫无疑义的,面向对象的优越性要比C语言里一堆数据结构+和一堆可能与它们相关的函数,可读性、可用性好很好,对开发大型软件工程,需要几百人开发一个项目来说,C++好太多了。看看JAVA或者python程序员们,他们为什么可以一直站在巨人的肩膀上,想完成任何一个功能都超级方便的调用易做图们以前写好的package/API,借用各种设计模式,应用级别程序员们可以非常EASY的使用复杂的设计,一些只有高级C程序员才能掌握的东东。当然,JAVA的很多特性也导致不适应核心服务器的开发,比如它的垃圾回收机制。
OK,闲话少叙,在看对象模型前,先看几个C++与C语言的典型不同之处。
1、自然是类的定义了,最大的改变就是类把数据结构与方法捆到一起了,可读性上提升巨大。对成员变量和成员方法,有5种类型:static member, nonstatic member, static function, nonstatic function, virtual function.
2、继承,这里很有许多细节了,核心解决问题就是动态绑定,也就是virtual关键字。virtual出现的唯一原因就是为了解决继承机制,否则struct里引入方法就足够了,class出现就是为了这。virtual关键字解决了子类实例和父类实例的一些特殊关系,考虑以下场景:软件工程中,很喜欢每个模块专注于自己的事,尽量忽略与自己无关的实现,这样,很可能会用一个父类指针,该指针太可能指向多种不同的子类了,但是现在,使用这个抽象父类指针的模块不想关注细节,当它调用对象的某个方法时,到底是调用父类的方法还是子类的方法呢?动态绑定这个特性就是,开发者可以决定这一点,当你用virtual关键字申明父类方法时,如果子类重定义了该方法,如果这个指针实际指向的是某子类对象,那么调用的方法一定是该子类方法的实现。
举个例子吧,就像什么析构函数总喜欢写成virtaul?这个例子应该容易说明virtual的玩法。一段简单的代码:
#include <iostream>
using namespace std;
class Father
{
public:
int m_fMember;
Father(){m_fMember=1;}
~Father(){cout<<m_fMember<<endl;}
};
class Child : public Father{
public:
int m_cMember;
Child(){m_cMember=2;}
~Child(){cout<<m_cMember<<endl;}
};
int main(int argc, char** argv)
{
Father* pObj1 = new Child();
delete pObj1;
Child* pObj2 = new Child();
delete pObj2;
return 0;
}
这段代码的结果是1 2 1,啥意思呢?就是说,如果不用virtual函数,是没有执行期绑定一说的,比如pObj1这个指针,其实它是Child对象,但是在释放时,~Child()方法并没有被调用,仅调用了~Father方法。为什么呢?因为没有用virtual,就是编译期绑定,当你在编译时gcc/g++只知道pObj1是个Father对象,所以在delete时就去调用Father的析构了。而如果定义成virtual ~Father时,结果就是一定会析构Child,这就是为什么析构函数都要用virtual,因为没人知道会不会有子类继承,否则一旦继承,发生这样的事,析构函数里万一释放了些资源,比如SOCKET,比如memory,那就是资源泄露了。www.zzzyk.com
那么以上,C++对象模型是怎么做到的呢?画张图吧。先定义一个类,再看看它的内存布局:
class Father
{
public:
int m_fMember;
static int m_sMember;
static void testSFunc(){}
void testFunc(){}
virtual void testVFunc(){}
Father(){m_fMember=1;}
virtual ~Father(){cout<<m_fMember<<endl;}
};
加工了下上面的例子,看看它的实例的内存布局是啥样的:
这里大家明白了吧?即使一个Child对象在编译时被赋为Father类型,但是实际调用时,virtual方易做图被单独的拎出来,在vtbl中指向实际的实现,所以,该对象在delete时会调用Child的析构函数,而如果你像上面例子那样,析构方法不使用virtual,将会用到上图中的最后一个指针,指向类成员函数里,这样就不是执行期绑定了。
剩下的static成员,都是与对象实例无关的内存布局。这样,其实如果不使用virtual,C++比之C并没有增加成本,尽可放心使用。
摘自 russell_tao的专栏
补充:软件开发 , C++ ,