深入剖析cpp对象模型
C++对象模型可以概括为以下2部分:
1. 语言中直接支持面向对象程序设计的部分,主要涉及如构造函数、析构函数、虚函数、继承(单继承、多继承、虚继承)、多态等等。
2. 对于各种支持的底层实现机制。在c语言中,“数据”和“处理数据的操作(函数)”是分开来声明的,也就是说,语言本身并没有支持“数据和函数”之间的关联性。在c++中,通过抽象数据类型(abstract data type,ADT),在类中定义数据和函数,来实现数据和函数直接的绑定。
概括来说,在C++类中有两种成员数据:static、nonstatic;三种成员函数:static、nonstatic、virtual。
1.基础知识
C++中的class从面向对象理论出发,将变量(属性)和函数(方法)集中定义在一起,用于描述现实世界中的类。从计算机的角度,程序依然由数据段和代码段构成。
C++编译器如何完成面向对象理论到计算机程序的转化?
换句话:C++编译器是如何管理类、对象、类和对象之间的关系
具体的说:具体对象调用类中的方法,那,c++编译器是如何区分,是那个具体的类,调用这个方法那?
思考一下以下代码:
#include <iostream>
using namespace std; class C1
{
public:
int i;
int j;
int k;
protected:
private:
}; class C2
{
private:
int i;
int j;
int k;
static int m;
public:
int getK() const { return k; }
void setK(int val) { k = val; }
}; struct S1
{
int i;
int j;
int k;
}; struct S2
{
int i;
int j;
int k;
static int m;
}; int main()
{
cout << "c1:" << sizeof(C1) << endl;
cout << "c2:" << sizeof(C2) << endl;
cout << "s1:" << sizeof(S1) << endl;
cout << "s2:" << sizeof(S2) << endl;
system("pause");
}
考虑一下,上述的输出结果都为多少?通过执行,我们会发现结果全为12.为什么会这样呢?
是因为C++类对象中的成员变量和成员函数是分开存储的。
成员变量:
普通成员变量:存储于对象中,与struct变量有相同的内存布局和字节对齐方式
静态成员变量:存储于全局数据区中。
成员函数:存储于代码段中。
通过上面,我们可以得知,成员变量(除静态变量外)都会拷贝一份存储在对象中。而成员函数在内存中,仅仅只有一份。那么问题就来,C++编译器是如何得知是对象obj1在调用func还是obj2在调用func呢?
换句话说:int getK() const { return k; },具体obj1、obj2、obj3对象是如何知道自己在调用自己的那个getK()函数呢?
接着往下看...
2.C++编译器对普通成员函数的内部处理
我们在类中定义了一个类成员函数,在执行编译阶段C++编译器会将类成员函数变形:
比如:
class Test
{
private:
int i;
public:
Test(int j){
i = j;
}
};
上述代码在编译阶段,等价于如下:
struct Test
{
int i;
}; void Test_init(Test *pthis, int j)
{
pthis->i = j;
}
也就是给函数添加上一个指针变量,这个指针变量是指向对象本身的,当对象调用這个方法的时候,指针变量就指向了這个对象,从而完成了绑定操作,以后只要是這个对象在调用类成员函数,编译器就能很快知道。
这也就是C++中隐含的this指针的奥妙之处。
还有一点要注意:
C++中类的普通成员函数都隐式包含一个指向当前对象的this指针。
静态成员函数不包含指向具体对象的指针
3.this指针
类成员函数都默认隐含了一个this指针,作用是接受调用对象的地址;
this指针应用场景:
若类成员函数的形参和类的属性,名字相同,通过this指针来解决。
操作符重载!
4.其他
下面,我们来看一段代码
class Test
{
private:
int i;
public:
Test(int i){
this->i = i;
}
int getNum()const{ //这里的const修饰的是谁?
return i;
}
};
答案:this指针
我们来测试一下,编译直接报错
class Test
{
private:
int i;
public:
Test(int i){
this->i = i;
}
int getNum()const{
this->i = ;
}
};
因此,可以证明我之前的答案!
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