《深度探索C++对象模型》：简单对象模型、表格驱动模型、C++对象模型

前言

       对象模型是深层结构知识，关系到“与语言无关、与平台无关、跨网络可执行”软件组件的基础。

       C++相对于精瘦的C来说，多了许多特性，正因如此，我们更有必要去探索、了解C++对象模型，到底背着我们又发生了什么事情。在了解C++对象模型之前，有必要先从简单一点的两个模型入手：简单对象模型、表格驱动模型。

简单对象模型

       现在我们考虑一个Point类，其声明如下：

class Point {public:    Point(float xval);    virtual ~Point();    float x() const;    static int PointCount();protected:    virtual ostream& print(ostream& os) const;    float _x;    static int _point_count;};

       在C++中，成员数据（class data member）有两种：static和nonstatic，成员函数（class member function）有三种：static、nonstatic和virtual。

那么上述的Point类，用简单对象模型应该怎么塑模这些data members和function members呢，如下：

                              

       这个对象模型比较简单，在这个简单模型中，object中存放的并不是member而是一系列的slots，每个slot指向一个member，按member在class中的声明顺序，即object中存放的是“指向member的指针”，这就避免了因不同类型的member需要不同存储空间所带来的问题。

表格驱动模型

       与简单对象模型类似，但又有所不同。表格驱动对象模型将class中的member分成data和function两个部分，一个放在data member table中，一个放在member function table中，而class object则持有指向这两个table的指针。在往下划分，data member table直接存放data本身，而member function table则是一系列的slots，每个slot指向一个member function，如下。

       这种对象模型不会因class中data member和member function的增减而改变其大小，但在操作member function时，比data member多了一次寻址。

CPlusPlus对象模型

       C++对象模型是从简单对象模型派生而来的，并对内存空间和存取时间做了优化。在此模型中对data而言nonstatic data member被置于class object之内，static data member被置于class object之外；对function而言，static和nonstatic member function被置于class object之外，virtual member function则由以下两步支持：

       1、每一个class产生出一堆指向virtual function的指针，并存放于表格中，即virtual table（vtbl）；

       2、每个class object被安插一个指针（vptr），指向相关的virtual table。

上面两点是用以支持virtual function的。在C++中，关键字virtual的存在只有两处，一出现在member function之前形成virtual function，二出现在inheritance时形成virtual inheritance（虚拟继承），若base class或derived class不是以上两种情况，也无virtual table之说了。如下。

       另外，在C++对象模型中我们可以看到vptr指向的virtual table中多了一个type_info，并且位于vtbl的第一个slot，这是用以支持rumtime type identification（RTTI）的，这个后面的学习笔记再说。vptr这个指针的设定、重置都由每一个class的constructor、destructor和copy assignment运算符自动完成。

       更进一步的说，pt->vtbl[0]指向Point的type_info object，pt->vtbl[1]指向Point::~Point()，pt->vtbl[2]指向Point::print()。

参考资料：

[1] 深度探索C++对象模型，[美]Stanley B. Lippman著，侯捷译；

[2] C++对象模型，吴秦（http://www.cnblogs.com/skynet/）