C++指针解惑
来源:互联网 发布:linux配置多个tomcat 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 17:51
- 之前在使用指针的时候,常常对指针的类型感到困惑,既然所有的指针都只占4个字节,那么他所对应的指针类型在指针转化过程中有什么作用呢。最近,终于弄懂了他们的关系,相关说明如下:
1.前提
首先定义了一个ZooAnimal类如下:
- class ZooAnimal{
- public:
- ZooAnimal();
- virtual ~ZooAnimal();
- virtual void rotate();
- protected:
- int loc;
- String name;
- };
2.说明
定义如下三个指针:
- ZooAnimal *px;
- int *pi;
- Array<String >*pta;
以内存需求的观点来说,没什么不同,他们三个都需要有足够的内存来放置一个机器地址(32位机器上是4字节)。“指向不同类型之各指针”间的差异,既不在于其指针的表示不同,也不在其内容不同,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及其大小:
1.一个指向地址1000的整数指针,在32位机器上,将涵盖地址空间1000--1003.
2.如果String是传统的8-bytes(包括一个 4-bytes的字符指针和一个用来表示字符串长度的整数),那么一个ZooAnimal指针将横跨地址空间1000--1015。如下图所示:
一个指向地址1000而类型为void*的指针,将涵盖怎样的地址空间呢?是的,我们不知道!这就是为什么一个,类型为void *的指针只能够含有一个地址,而不能够通过它操作所指之object的缘故。
所以,转型(cast)其实是一种编译器指令,大部分情况下它并不改变一个指针所含的真正地址,它只影响“被指出之内存的大小和其内容”的解释方式。
3.加上多态之后
现在,让我们定义一个Bear,作为一种ZooAnimal。当然,经由"public 继承"可以完成这件任务:
- 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;
b,pb,rb 会有怎样的内存需求呢?不管是pointer或reference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ZooAnimal的16bytes加上Bear所带来的8bytes。下图展示了可能的内存布局:
好,假设我们的Bear object 放在地址1000处,一个Bear指针和一个ZooAnimal指针有什么不同?
- Bear b;
- ZooAnimal *pz=&bl;
- Bear *pb=&b;
除了ZooAnimal subobject 中出现的members,你不能够实用pz来直接处理Bear的任何menbers。唯一例外是通过virtual机制:
- //不合法:cell_back不是ZooAnimal的一个member,虽然我们知道pz当前指向一个 Bear object。
- pz->cell_back;
- //ok:经过一个明白的downcast操作就没有问题 !
- ((Bear *)pz)->cell_block;
- //下面这样更好,但是它是一个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;
- pz->rotate();
时,pz的类型将在编译时期决定以下两点:
1.固定的可用接口。也就是说,pz只能够调用ZooAnimal的public 接口。
2.该接口的access level(例如rotate()是ZooAnimal的一个public member)。
在每一个执行点,pz所指的object类型可用决定rotate()所调用的实体,类型信息的封装并不是维护于pz之中,而是维护于link之中,此link存在于“object 的vptr”和“vptr 所指之virtual table之间”
另外,C++的多态就是通过指针和引用实现的,例如:
- Bear b;
- ZooAnimal za=b;
- //调用ZooAnimal::rotate()
- za.rotate();
参考书目:
《深度探索C++对象模型》
本文转自:http://blog.csdn.net/pinghegood/article/details/8104518
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