深度探索C++对象模型--Function语意学

成员函数调用方式

Nonstatic Member Function(非静态成员函数)

-Nonstatic Member Function设计准则：与一般非成员函数(nonmember function)有相同的执行效率。因此，实际上编译器内部将Nonstatic Member 函数实体转化为对等的nonmember 函数实体。
-转换过程：
1. 添加额外this指针，提供数据存取管道
2. 修改函数体内成员数据存取方式，改为使用this指针存取
3. 对函数名字重新“mangling”修饰处理

class A{public:    int x, y;    int func();}int A::func(){ return x+y; }      //Nonstatic Member functionint A::func(A *const this)        //1.添加额外参数this指针int A::func(A *const this){    return this->x + this->y;}    //2.改为由this指针存取成员数据extern int func_1AFv(A *const this) //3.对函数名进行“mangling”修饰obj.func() ---> func_1AFv(&obj)

名称特殊处理(name mangling)：

member function重载化，以提供独一无二名称，采用该手法。

函数名称+类名称+参数数目+参数类型

//可能的修饰方法：int Point::foo(float x)   ---> int foo_5PointFf(float x)int Point::foo(void)   ---> int foo_5PointFv()

Static Member Function(静态成员函数)

-静态成员函数没有this指针： 1. 不用直接存取class中nonstatic members 2. 不能被声明为const, volatile 或者virtual 3. 不需要有class object才能被调用-Static Member Function会被编译器转化为nonmember形式，实际上该类函数产不多等同于nonmember function。

static int A::func()   //静态成员函数//各种方式调用静态函数，均转换成通过类作用于直接调用ptr->func()/obj.func()/A::func() --> A::func()//函数mangling修饰A::func() ---> func_1ASFv()  //SFv表示静态成员函数，参数void

Virtual Member Function(虚成员函数)

//1是virtual table slot索引，关联到func函数ptr->func() -->(*ptr->vptr[1])(ptr)//明确的调用可以抑制虚拟机制A::func()// 通过该obj调用不支持多态obj.func() ---> func_1AFv(&obj)

-通过class object调用virtual function的操作会被编译器转换为一般的nonmember member function，不呈现多态。

下面将虚函数的调用。

Virtual Member Functions

c++多态：以一个public base class的指针，寻址出一个derived class object。

//调用虚函数，如何在执行期确定func()实体ptr->func()

• 编译期间完成的事情：
  -给每一个class object安插由编译器内部产生的vptr
  -给vtbl每一个virtual function一个固定的slot，在整个继承体系中保持与特定virtual funciton相联

• vtbl包含的virtual function有：
  -该class所定义的函数实体，包括覆盖base class中的virtual function
  -继承自base class的实体，并决定不覆盖
  -pure_virtual_called()纯虚函数

单一继承

class Point {public:    virtual ~Point();   //slot 1    virtual Point& mult (float) = 0   //slot 2    float x() const {return _x;}    virtual float y() const {return 0;}   //slot 3    virtual float z() const {return 0;}   //slot 4protected:    Point (float x = 0.0);    float _x;   }class Point2d:public Point {public:    ~Point2d();   //slot 1    Point2d& mult (float)   //函数覆盖 slot 2    float y() const {return _y;}   //函数覆盖 slot 3protected:    float _y;   }class Point3d:public Point2d {public:    ~Point3d();   //slot 1    Point3d& mult (float)   //函数覆盖 slot 2    float z() const {return _z;}   //函数覆盖 slot 4protected:    float _z;   }//一般来说我们事先并不知道ptr所指对象真正类型//所以不知道哪个mult实体会被调用，但mult()固定在slot 2中是确定的ptr->mult()//因此编译器如下转换//执行期唯一需要做的就是确定哪一个slot 2的实体(*ptr->vptr[2])(ptr)

多重继承

//编译时期就将指针转移至第二个base class起始地址Base2 *pbase2 = new Derived;//执行时需要调整pbase2至Derived起始地址delete pbase2;   //该行代码无法在编译时知道pbase2的真实对象，执行时才知道

-多重继承结构如下：Derived会有两个vtbl被编译器产生：（1）主体实体，与base1（最左端base class）共用 （2）次要实体，与base2有关

-三种需要调整指针的情况
1 通过指向base2的指针，调用derived class virtual function。

//编译时期就将指针转移至第二个base class起始地址Base2 *pbase2 = new Derived;//执行时需要调整pbase2至Derived起始地址delete pbase2;

2 通过指向derived class的指针，调用第二个base claass中的一个继承而来的virtual function。

//编译时期就将指针转移至第二个base class起始地址Derived *pder = new Derived;//执行时需要调整pder以指向Base2 subobjectpder->mumble;   //调用Base2::mumble()

3 三个clone函数实体返回值类型不同

//编译时期就将指针转移至第二个base class起始地址Base2  *pbase2 = new Derived;//调用Derived* Derived::clone()//需要将pbase2指针调整至Derived class起始处//返回值时又需要重新调整至Base2 subobjectBase1 *pbase2_new = pbase2->clone;

虚拟继承

详见链接：
http://blog.csdn.net/isunn/article/details/45535951

指向Member Function指针

指向nonvirtual function指针

-得到真实地址，但它需要绑定与某个class object上，才能通过它调用。

double (Point::*coord) = &Point::x;  //nonvirtual function//调用函数(obj.*coord) ()//被编译器转化(coord)(&obj)  //&obj为this指针

-static member function函数地址为普通函数指针，因为没有this指针。

指向virtual function指针

virtual function地址在编译时期是未知的，但是与之相关的vtbl slot的索引值是固定的。所以取virtual function地址只能获得其索引值。

class Point{public:    virtual ~Point();   //slot 1    virtual float z();  //slot 2}float (Point::*pmf) = Point::z;   //= 2Point *ptr = new Point2d;ptr->*pmf;//被编译器转化为(*ptr->vptr[(int)pmf](ptr));

多重继承下 member function指针

问题：如何区别Member Function指针指向地址还是virtual table索引？
方法：修改Member Function指针mptr结构体，mptr->index正负判别。

struct __mptr {    int delta;    int index;  //virtual function时:vtbl索引 nonvirtual时为-1    union{        ptrtofunc faddr;   //nonvirtual 时函数地址        int       v_offse;    }}