我曾經自學過C++，現在回想起來，當時是什么都不懂。說不上能使用C++，倒是被C++牽著鼻子走了。高中搞NOIP并不允許使用STL庫，比賽中C++面向對象的機制基本沒有什么用武之地，所以高中搞NOIP名為用C++，其實就是c加上了cout和cin。
 
 　　前幾天看韓老師的《老碼識途》，里面記錄了一些C++面向對象機制的探索，又勾起了我的興趣。而這個學期自學了匯編，又給了我自己動手探索提供了能力基礎，自己上手以后，從一個更加底層的視角看C++機制的實現，讓我在黑暗中摸到了馴服C++的韁繩。
 
 　　引用：
 
 　　本質上是指針，這一點即使大家沒有看反匯編應該也是猜到了。
 
 　　對象在內存上的布局：
 
 　　1: class Father
 
 　　2: {
 
 　　3: int iA_;
 
 　　4: int iB_;
 
 　　5:
 
 　　6: void FuncA();
 
 　　7: void FuncB();
 
 　　8: };
 
 　　9:
 
 　　10: class Child : Father
 
 　　11: {
 
 　　12: int iC_;
 
 　　13: void FuncC();
 
 　　14: };
 
 　　一個Father對象里只包含 (低地址 –> 高地址) : iA_,iB_。也就是一個Father對象的大小是8個字節，函數并不會占用內存空間托福答案
 
 　　為什么不會？
 
 　　其實類的成員函數可以看做本質上與普通函數相同。
 
 　　編譯器在編譯的時候就知道函數的位置，所以調用普通函數的時候會直接 call 函數地址(偏移)。也就是被硬編碼了，函數的地址是固定的( 不考慮重定位之類的情況 )。
 
 　　而成員函數的調用也是如此，只是編譯器還多做了一件事情，就是判斷這個對象有沒有調用這個函數的“權限”（函數不是你聲明的，當然無權調用），“權限”不夠就會報錯，告訴那個對象類型沒有這個方法。
 
 　　所以，類對象的大小與這個類的方法數多少是沒關系的。成員函數和普通函數本質上一樣，實現這個機制，要靠編譯器來做工作雅思答案
 
 　　this指針：
 
 　　成員函數與普通函數不同之處之一就是訪問對象的數據。
 
 　　要訪問一個對象的元素，說白了就是要找到這個元素所在的內存位置，也就是要有指針。
 
 　　我們沒有看到傳遞this指針，因為這件事又是編譯器幫我們做了。
 
 　　反匯編會看到對象調用一個方法的時候，會將這個對象的首部地址賦值給ecx寄存器，通過寄存器來傳遞this指針。
 
 　　我們在成員函數里可以不需明寫this指針地調用對象元素，還是因為編譯器幫我們多做了一步“翻譯”。
 
 　　私有化：
 
 　　不多說，就是編譯器在編譯階段通過源碼來判斷某個元素是不是能夠被訪問，某個方法是不是能夠被調用，運行的時候并不會有訪問限制。看代碼：
 
 　　1: #include <stdio.h>
 
 　　2:
 
 　　3: class Exp
 
 　　4: {
 
 　　5: int iA_;
 
 　　6: int iB_;
 
 　　7:
 
 　　8: public:
 
 　　9: Exp()
 
 　　10: {
 
 　　11: iA_ = iB_ = 0;
 
 　　12: }
 
 　　13: void Out()
 
 　　14: {
 
 　　15: printf("%d \t %d \n",iA_,iB_);
 
 　　16: }
 
 　　17: };
 
 　　18:
 
 　　19: int main()
 
 　　20: {
 
 　　21: Exp oA;
 
 　　22: void *pC = &oA;
 
 　　23:
 
 　　24: oA.Out();
 
 　　25: *(int*)pC = 1;
 
 　　26: *(int*)((int)pC+4) = 2;
 
 　　27: oA.Out();
 
 　　28:
 
 　　29: return 0;
 
 　　30: }
 
 　　結果是： 0 0
 
 　　1 2
 
 　　雖然 iA_,iB_是私有的，但是還是被外界修改了。因為編譯器無法知道我干了這事（顯式的 oA.iA_ = 1 就被發現了哈）
 
 　　構造與析構：
 
 　　說道底還是編譯器幫我們在多做了一些工作，生成了一些額外代碼。
 
 　　需要注意的是：
 
 　　1: void Test( Father oP )
 
 　　2: {
 
 　　3: }
 
 　　4:
 
 　　5: int main()
 
 　　6: {
 
 　　7: Father oA;
 
 　　8: Test(oA);
 
 　　9: return 0;
 
 　　10: }
 
 　　會調用拷貝構造函數。
 
 　　重載：
 
 　　一樣還是編譯器的功勞，C++最后生成的函數名是與參數有關的，所以又不同參數的函數最后生成的函數名不同，看似同名，實則不同。在函數調用的時候，編譯器會判斷參數的類型，相應的可以生成一個函數名進行“匹配”。( 當然不止這么簡單，還會考慮發生類型轉換的情況 )
 
 　　繼承：
 
 　　從內存布局的角度上看
 
 　　1: struct Child : Father
 
 　　和
 
 　　1: struct Child
 
 　　2: {
 
 　　3: Father o;
 
 　　4: //other
 
 　　5: };
 
 　　相同（虛函數情況后面討論）。子類的前面部分和父類是一樣的。
 
 　　所以一個接受 Father * 參數的函數可以接受 Child *參數，而且轉換是安全的北美托福答案
 
 　　有 Father & 類型參數的函數可以接受 Child &，但是繼承方式要public。But ， why ？
 
 　　protected和private繼承模式，子類繼承的父類的接口對外都是隱藏的，所以以一個Father &傳入的參數所有的方法元素原則上是不可用的，用了肯定是違反規則的，編譯器判定這一點，所以報錯。
 
 　　虛函數：
 
 　　比較特別的是這個。
 
 　　Question：為什么需要虛函數？
 
 　　網上看到的答案：基類可以通過虛函數對子類的相識功能進行管理。（我的C++primer被借走以后就此失蹤，所以只能網上找了）。
 
 　　虛函數具體怎么回事就不細說了，討論一下背后的機制。
 
 　　為了能夠實現虛函數，每個有虛函數的類有一張對應的虛表。這個虛表儲存在只讀內存區，記錄了對應函數的地址。（PS：一個類就只有一個虛表）
 
 　　每個類對象都要保存一個虛表指針，保存本類的虛表地址。所以你使用 Father *指針指向一個Child對象，調用的虛函數是Child的。
 
 　　虛表指針保存在每個對象的首部。
 
 　　1: class Child : Father
 
 　　2: {
 
 　　3: int iC_;
 
 　　4: void FuncC();
 
 　　5: virtual void VF();
 
 　　6: };
 
 　　現在這個Child對象較前面的多了四個字節。內存布局（從低地址到高地址）是：虛表指針__vfptr,iA_,iB_,iC_。
 
 　　好。問題來了，Child繼承了Father，但是Father的函數并沒有為Child再量身定做一次，也就是說無論是Father對象還是Child對象，他們調用FuncA()都是同一個函數。但是Father并沒有__vfptr，Child對象在頭部多了這個，FuncA()中用this指針定位iA_和iB_不是都不正確嗎？
 
 　　現象告訴我們FuncA()是可以正確訪問iA_和iB_，所以推測Child對象在調用FuncA的時候，傳的不是真正的首部地址，而是往后偏移了四個字節托福改分
 
 　　反匯編，確實如此。這么說Father類里不能調用虛函數了？當然，Father都還不知道虛函數這回事，怎么在FuncA中調用。
 
 　　還有一個有趣的現象：
 
 　　1: #include <stdio.h>
 
 　　2:
 
 　　3: class Base
 
 　　4: {
 
 　　5: public:
 
 　　6: virtual void ShowID()
 
 　　7: {
 
 　　8: printf("Base\n");
 
 　　9: }
 
 　　10: };
 
 　　11:
 
 　　12: class CB : public Base
 
 　　13: {
 
 　　14: public:
 
 　　15: virtual void ShowID()
 
 　　16: {
 
 　　17: printf("CB\n");
 
 　　18: }
 
 　　19: };
 
 　　20:
 
 　　21: class CC : public Base
 
 　　22: {
 
 　　23: public:
 
 　　24: virtual void ShowID()
 
 　　25: {
 
 　　26: printf("CC\n");
 
 　　27: }
 
 　　28: };
 
 　　29:
 
 　　30: void Test( CB& oB )
 
 　　31: {
 
 　　32: oB.ShowID();
 
 　　33: }
 
 　　34:
 
 　　35: int main()
 
 　　36: {
 
 　　37: Base oBase;
 
 　　38: CB oB;
 
 　　39: CC oC;
 
 　　40:
 
 　　41: CB* pCB = &oB;
 
 　　42:
 
 　　43: *(int*)(&oB) = *(int*)(&oC); //修改虛表指針
 
 　　44: oB.ShowID();
 
 　　45: ((CB*)(&oB))->ShowID();
 
 　　46: pCB->ShowID();
 
 　　47: Test(oB);
 
 　　48:
 
 　　49: return 0;
 
 　　50: }
 
 　　猜猜結果啊，買定離手。
 
 　　結果是：CB CB CC CC
 
 　　在43行的地方，修改了oB的虛表指針，讓其指向CC類的虛表。
 
 　　但是oB.ShowID()沒理會我們的修改，還是調用CB類的ShowID。反匯編，發現他沒走“獲取虛表指針，在虛表中得到相應的函數地址”這一套，直接調用了。因為一般人不會閑著蛋疼去改對象的虛表指針的，對象的類型是明確的，編譯器可以通過這些信息確定調用的函數地址，所以沒必要走他一套，這樣效率還更高托福答案
 
 　　而pCB->ShowID()就不同了，他很乖地地走了流程，因為一個父類指針可以指向一個子類對象，編譯器無法找信息，所以走流程托福改分
 
 　　那現在糾結了，為神馬 ((CB*)(&oB))->ShowID() 輸出CB。
 
 　　反匯編看，發現編譯器又擅自做主，沒有走指針的流程。
 
 　　那你猜猜((Base*)(&oB))->ShowID();輸出的是什么？CC。
 
 　　比較二者的差異，可以大概發現一些端倪，什么時候走流程，什么時候不走。
 
 　　最后是Test(oB)了，前面說過引用的本質是指針，所以這個結果很好理解。
 
 　　還有，想過
 
 　　1: void Test2( Base oP )
 
 　　2: {
 
 　　3: oP.ShowID();
 
 　　4: }
 
 　　拷貝的時候有沒有拷貝虛表指針嗎？試試就知道，厄…發現沒有。
 
 　　前面說過這樣會調用拷貝構造函數，但是你在這個函數你沒有寫虛表指針的賦值。但是邪惡的編譯器已經幫你悄悄加上去了哈哈哈哈~。（唉？節操呢）
 
 　　RTTI
 
 　　每個類有特定的虛表地址，每個對象會保存這個虛表地址，應該想到了吧，偷懶，不寫了。
 
 　　綜上。可以看到，面向對象機制在底層并不特別，機制的實現主要靠的是編譯器。