c++对象（二）

考虑下面这种多态情况：

    //thing1的类型已经确定为Library的一个object    Library thing1;     //class Book : public Library{...};    Book book;    //thing1 不是一个Book！    //book被裁切了。    thing1 = book;    //调用的是Library::check_in    thing1.check_in();    //OK:现在thing2参考到book    Library &thing2 = book;    //OK:现在引发的是Book::check_in()    thing2.check_in();

Book类继承自Library类，如果直接将子类Book的对象赋值给父类对象thing1，则thing1的类型在编译期间就已经确定，其所占的内存就是Library对象的内存，子类对象book会被裁切掉一部分来适应thing1的大小，thing1所调用的函数也只能是Library中的函数，不存在多态的可能。
只有通过pointer和reference的间接处理，才支持面向对象程序设计所需的多态性质。在以上的例子中，thing2的运用就是一个良好的例证。
在面向对象中，需要处理一个未知实例，它的类型虽然有所界定，却有无穷可能。这组类型受限于其继承体系，然而该体系理论上没有深度和广度的限制。原则上，被指定的object的真实类型在每一个特定执行点之前，是无法解析的。在c++中，只有通过pointers和references的操作才能够完成。举个例子:

    //retrieve_some_material函数返回Library的某个子类指针    Library *px = retrieve_some_material();     Library &rx = *px;    //描述已知物：不可能有令人惊讶的结果产生    Library dx = *px;

对于px和rx，你没有办法确定的说出其到底指向何种类型的objects，只能够说它要么是一个Library,要么是其一个子类型。但对于dx，我们可以明确的说它是Library的一个object。
在c++中，多态只存在于一个个的public class体系中。C++通过下列方法支持多态：
1.经由一组隐式的转换操作。例如把一个子类的指针转化为一个指向其父类的指针：
Library *ps = new Book();
2.经由虚函数机制：
ps->check_in();
3.经由dynamic_cast和typeid运算符：

if( Book *pc = dynamic_cast<Book*>(ps)) ...

多态的主要用途是经由一个共同的接口来影响类型的封装，这个接口通常被定义在一个抽象的base class中。例如在Library中，就可以为Book，Video,Puppet等子类型定义一个接口。这个共享接口是以虚函数机制引发的，它可以在执行期根据object的真正类型解析出到底是哪一个函数被调用。

那么，需要多少内存才能够表现一个class object？ 一般而言要有：
1.其非静态成员函数的总和大小；
2.加上任何由于alignment的需求而填补上去的空间；
3.加上为了支持virtual而由内部产生的任何额外负担；通常为指向虚函数表的指针（vptr）；

对于指针，不管它指向哪一种数据类型，指针本身所需的内存大小是固定的（通常是4字节）。但是，一个指向Library的指针是如何与一个指向整数的指针相区别的呢？
以内存需求的观点来看，没有什么不同!它们都需要足够的内存来放置一个机器地址（通常4字节）。“指向不同类型之各指针”间的差异，既不在其指针表示法不同，也不在其内容（代表一个地址）不同，而是在其所寻址出来的object类型不同。也就是说，“指针类型”会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小：
int *pi; //对于一个指向地址1000的整数指针，在32位机器上，将涵盖地址空间1000~1003；
Library *px; //对于一个Library，如果Library的对象所需的内存空间为16个字节的话，则px指针将横跨地址1000~1015；

加上多态之后

class ZooAnimal{public:    ZooAnimal();    virtual ~ZooAnimal();    virtual void rotate();protected:    int loc;    string name;};class Bear : public ZooAnimal{public:    Bear();    ~Bear();    void rotate();    virtual void dance();protected:    enum Dances {...};    Dances dances_known;    int cell_block;};Bear b("Yogi");Bear *pb = &b;Bear &rb = *pb;

如上的继承体系中，b，pb，rb会有怎样的内存需求呢？ 不管是pointer和references都只需要一个word的空间（在32位机器上是4-bytes）。Bear object需要24bytes，也就是父类ZooAnimal的16Bytes加上Bear所带来的8bytes；可能的布局如下：

我们假设Bear object放在地址1000处，一个Bear指针和一个ZooAnimal指针会有什么不同呢？

Bear b;ZooAnimal *pz = &b;Bear *pb = &b;

它们每个都指向Bear object的第一个byte。在上面提到过，“指针类型”会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小。对于pb，所涵盖的地址包含整个Bear object,从1000~1024；对于pz，所涵盖的地址只包含Bear object中的父类ZooAnimal部分，从1000~1016； 因此，除了ZooAnimal中出现的members，你不能够通过pz来直接处理Bear的任何members。唯一例外是通过virtual机制：

    // 不合法：cell_block 不是ZooAnimal的一个member，    //虽然我们知道pz目前指向一个Bear Object.    pz->cell_block;    //Ok:经过一个显示的转换操作就没问题！    (static_cast< Bear *> (pz))->cell_block;    //下面这样更好，但它是一个run-time operation （成本较高）    if (Bear *pb2 = dynamic_cast<Bear*>(pz))    {        pb2->cell_block;    }    //Ok:因为cell_block是Bear的一个member。    pb->cell_block;

当我们写

pz->rotate(); 

时，在每一个执行点，pz所指向的object类型可以决定rotate()所调用的实例。类型信息的封装并不是维护与pz之中，而是维护于vptr和vptr所指的虚函数表之间。因此，pz->rotate()会执行Bear 中的rotate函数。