第 4 章 Function语意学

Posted 2020-10-20 Ivan B.G. Liu

1.Member Funcition的各种调用方式

•  Nonstatic member funcion：

        编译器将其转为nonmember  Function的形式，转化步骤是：

            （1）添加额外的参数 ---- this指针

            （2）对每一个nonstatic data member的存取由this指针操作。（this指针提供了一个存取管道）

            （3）对函数名进行 mangling处理，使它在程序中成为独一无二的名词。

• Virtual member function：

         编译器将其转为nonstatic member function，随后转化为nonmember function，具体如下：

             对于虚函数f()，obj.f()在编译器内部转化为：

                                               （* obj.vptr[1]）（&obj）

             其中，1表示virtual table的索引值，即指向第1个slot。关联到normalize()函数。

• Static member function：

        编译器会将其视为nonmember function的形式。        

        static member function 会提出于class声明之外，并经过mangling后有独立的名称。

        如果取一个static member function 的地址，获得的是其在内存中的真实物理地址，而不是一个指向“class member function”的指针，如下：

                     &Point::count();

                    会得到一个数值，类型是：

                        unsigned int(*)();               //普通的函数指针，表示真实的物理地址

                    而不是：

                        unsigned int(Point::*)();     //类成员函数指针，表示由this调控

 

2. Virtual Member Funcitons

• C++中，多态表示以基类指针，寻址出一个派生类对象。每个类的virtual table中的active virtual function 包括：

            （1）override base class的函数实体。

            （2）继承自base class 的函数实体。

            （3）一个pure_virtual_called()。

• 一个类继承函数virtual table的三种可能性：

            （1）继承base class 所声明的virtual functions的函数实体。（该函数实体的地址会被拷贝到derived class的virtual table相对应的slot之中）

            （2）使用自己的函数实体（改写了base class的virtual funciton）。（改写后的函数实体地址必须放在对应的slot之中）

            （3）可以加入一个新的virtual function。（这时候virtual table 的尺寸会增大一个slot放进这个函数实体地址）

• 编译时期设定virtual function的调用：

                  调用z()时，虽然不知道其所指对象的真正类型，但是知道z()函数地址存放在virtual table的第4个slot中，编译器作出的转化为：

                        ptr->z()   ------>（*ptr->vptr[4])(ptr)

                  唯一一个在执行期才能知道的东西是：slot4所指的到底是哪一个z()函数实体，即ptr指向哪个虚表。

• 多重继承下的 Virtual Functions

           （1） 在多重继承中支持virtual functions，“必须在执行期调整this 指针”。一般规则是：

                    经由指向“第二或后继base class的指针”来调用derived class virtual function。其中this指针的调整操作必须在执行期完成。

           （2） 多重继承下，一个drived class内含n-1个额外的virtual tables。（n表示继承的基类数量）   

           （3） 多重继承下的virtual table布局图：     

　　　　　　　　　　

3. 指向 Member Funciton 的指针

• 普通函数指针和类成员函数指针：

            普通函数指针：double （*p）（int，int）

            类成员函数指针：double（Class::*p）（int，int）

• member 地址表示：

            （1）&nonstatic data member    ---->  Class::addr（类布局中的bytes位置）

            （2）&nonstatic member  function---->  addr（真实地址）

            （3）&nonstatic virtual member  function  ---->  函数在virtual table中的索引值

 

 

4. inline函数

• inline函数请求的不同结果：

                编译器通过请求：将函数转变为表达式（常量）

                编译器拒绝请求：将函数转变为static函数

 

• inline函数有局部变量的危险：

              局部变量会产生临时性对象，编译器可能没有移除他们。如果inline函数被调用多次的话，会产生很多临时对象，使程序体积暴涨。