你真的了解 C++ 对象模型吗？（对自己提问）

在 C 语言中，“数据”和“函数”是分开申明的，而在 C++ 中，数据和函数是一同申明在一个 class 中，称为抽象数据类型（ADT）。

C++ 面向对象模型被提出了很多中，最终最采纳的是如下这种：

Nonstatic data members 放置在每一个 class object（类对象）内；
static data members 放置在 class object（类对象）外，具体应该存放在全局静态区；
static function members 和 non static members 都应该存放在代码段，不要因为 function 是 static 就误认为它存放于全局静态区；
如果有 virtual function，那么每个 class 都会产生一堆指向虚函数的指针，放在虚函数表中（virtual table），每一个 class object 都会被安插一个 vptr ，指向 virtual table。vptr 的设定都是由构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符自动完成的。每一个 class 所关联的 RTTI（runtime type identification）也是由 virtual tabel 指出的（我所知道的 RTTI 信息在使用 dynamic_cast 的时候会用到），且通常放置在 virtual table 的第一个 slot 中。具体的图片参考《深入理解C++对象模型》P10

对于继承来说，也有一种类似的 base table 模型：

每一个 class object 都拥有一个 bptr ，指向其 base class table；
每一个 base class table 的每一个 slot 都内含一个相关的 base class 地址。具体图片参考《深入理解C++对象模型》P11

对象模型如何影响程序？这就要从静态类型和动态类型谈起了，如果一个类型是静态类型，那么在编译期就可以确定它的行为，而如果一个类型是动态类型，那么只有在运行期才能知道它的行为。动态绑定是通过 base class ptr 来实现的。

比如下面这个例子：

x foobar() {
    X xx;
    X* px = new X;
    
    // foo 是一个虚函数
    xx.foo();
    px->foo();
    
    delete px;
    return xx;
}

编译器会根据其类型处理，判断所访问静态类型的函数还是查虚函数表，对于 px ，就需要查寻函数表调用对应的函数。可以发现，C++对象模型影响了编译器对C++对象的解析。

C++ 对象模型支持三种程序范式：

程序模型，和 C 语言一样，我想这是继承 C 库所表现出来的形式；
抽象数据模型，由所谓的“抽象”和 public 接口提供，如为一个 class 实现 opeartor== ；
面向对象模型，通过一个抽象基类（提供接口），其子类继承基类的成员以及接口（可以直接继承，也可以扩展）

C++ 如何支持多态？

首先需要明白一点，C++ 的多态只存在于 public class 的继承体系之中，为什么？因为其余继承方式，会导致基类 public 部分变得不可访问，这就违背了多态的初衷，多态是想让子类继承其接口，再扩展其接口。

通过一组隐式的转换操作。如：将一个 derived class 指针转化成一个指向 public base type 的指针：

share* ps = new circle();

使用虚函数；
通过 dynamic_cast 和 typeid 来实现：

if (circle* pc = dynamic_cast<circle*>(ps) != nullptr)
...

老生常谈的问题：需要多少内存才能表示一个 class object ？

一个 class object 只包含 nonstatic members、vptr。其余的 member function存储在代码段，static data members 存放在静态存储区。所以一个 class object 占用多少内存取决于 nonstatic member 的数量以及类型，再加上一个 vptr 大小，最后还得考虑内存对齐（提高 CPU 的处理效率）。具体图片参阅《C++对象模型》P28

最后我还想了解一下为什么可以通过指针（or 引用）就能在运行时找到正确的类型？

其实在内存结构上看，指针并无区别，都是指向地址，且指针本身的大小都是 4 Byte（32 bit），那为什么说多态可以依赖 base class type ptr 来实现呢？这就涉及到了编译器如何解释某个特定地址的内容和大小，一切都取决于编译器！

以上就是我读了《深入理解C++对象模型》的感悟。

C++对象模型读书笔记（一）

你真的了解 C++ 对象模型吗？（对自己提问）