member functions的調(diào)用方式

• c++支持三種類型的member functions：static、nonstatic、virtual，且每一種調(diào)用方式不盡相同

nonstatic member functions

• nonstatic member function至少和nonmember function有著相同的效率

? 現(xiàn)有如下函數(shù)調(diào)用：

站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到新源網(wǎng)站設(shè)計(jì)與新源網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，讓設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個(gè)性化、用戶體驗(yàn)好的作品，建站類型包括：成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、做網(wǎng)站、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、空間域名、網(wǎng)絡(luò)空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋新源地區(qū)。

float do(const A *_this) {...}
float A::do() const {...}

//第一個(gè)函數(shù)轉(zhuǎn)換
float do(const A *_this)
{
    
    return sqrt(
    	_this->x * _this->x + _this->y * _this->y + _this->z * _this->z
    )
        
};

//第二個(gè)nonstatic member function轉(zhuǎn)換成上面相同的形式nonmember function

• nonstatic member function轉(zhuǎn)化為 nonmember function步驟：

  • 改寫函數(shù)原型以安插一個(gè)額外參數(shù)到member function，將提供class object存取渠道，此參數(shù)也就是this指針。若member function為const，this也需加個(gè)const

    float do(const A* const _this)
    

  • 將每個(gè)對nonstatic data member的存取操作改為this指針

    _this->x * _this->x + _this->y * _this->y + _this->z * _this->z
    

  • 將member function經(jīng)過mangling處理重新寫為一個(gè)外部函數(shù)，且名稱是獨(dú)一無二的

    extern do_7AFv(  A* const this );
    

• 一般而言，data member的名稱前會加上class名稱，形成獨(dú)一無二的命名；而member function則還需加上參數(shù)鏈表

  class B { public: int val; ... };
  
  //對val進(jìn)行name mangling
  val_3;
  
  -----------------------
      
  class C
  {
      public:
      	void x(float newX);
      	float x();
  }
  
  //member function進(jìn)行name mangling
  void x__5CFf(float newX);
  float x__5CFv();
  

virtual member functions

? 現(xiàn)有如下代碼：

class A
{
    virtual A do1() const;
    virtual float do2() const;
}

A a;
A* pt = &a;

pt->do1();
//轉(zhuǎn)化
( *pt->vptr[1] )(pt);

float d = do2();
//轉(zhuǎn)化
float d = ( *this->vptr[2] )( this );

a.do1();
//轉(zhuǎn)化
( *a.vptr[1] )( &a ); 

? ( * pt -> vptr [1] )( pt )其中：1為virtual table slot的索引值，關(guān)聯(lián)到virtual member function，也就是do1()

? ( *a.vptr[1] )( &a ) 沒有必要，應(yīng)該這樣調(diào)用：A::do1()

• 經(jīng)由class object調(diào)用virtual function優(yōu)化跟nonstatic member function一樣

• 為支持virtual function機(jī)制，需要能對多態(tài)對象進(jìn)行執(zhí)行期類型判斷，將必要信息加在指針或引用上。而必要信息則有：

  • 指針或引用指向的對象的地址
  • 對象類型的結(jié)構(gòu)的地址

• 多態(tài)表示用一個(gè)public base class的指針或引用尋址一個(gè)derived class object

  Point* ptr;
  ptr = new Point2d;
  

  • 當(dāng)前ptr被稱為消極的多態(tài)形式，可以在編譯時(shí)期完成（virtual base class除外）；當(dāng)ptr指出的具體對象被使用時(shí)才是積極的

    ptr->z();
    

  • class是否支持多態(tài)，唯一方法是看其是否有virtual function

• 實(shí)現(xiàn)多態(tài)。我們需要在每個(gè)class object上增加兩個(gè)members：

  • 一個(gè)字符串或數(shù)字，表示class類型
  • 一個(gè)指針，指向一表格，表格中含有virtual functions執(zhí)行期地址

• 隨后只需兩步即可找到其地址：

  • 每個(gè)class object安插一個(gè)由編譯器生成的指針，該指針指向表格
  • 每個(gè)virtual function被指派一個(gè)表格索引值

• 一個(gè)class只有一個(gè)virtual table，每個(gè)table內(nèi)含對應(yīng)的class object中的active virtual functions實(shí)例地址。而active virtual functions又包括：

  • 這一class定義的函數(shù)實(shí)例
  • 繼承自base class的函數(shù)實(shí)例
  • 一個(gè)pure virtual called函數(shù)

• 對于多重繼承，銷毀對象時(shí)若調(diào)用delete需要指向derived class object的起始處，但因?yàn)橹羔樆蛞谜嬲傅膶ο笤趫?zhí)行期才可以確定，所以offset無法在編譯期求得。針對多重繼承這種情況，derived class需要內(nèi)含n-1個(gè)額外的virtual tables（n表示其上一層base classes個(gè)數(shù)）。那么如何支持一個(gè)class擁有多個(gè)virtual tables呢？只需將每一個(gè)tables以外部對象的形式產(chǎn)出，并賦予獨(dú)一無二的名稱

• 不要在virtual base class中聲明nonstatic data members

static member function

• static member function特性：
  • 沒有this指針，成為一個(gè)callback函數(shù)
  • 不可直接存取class中的nonstatic members
  • 不可被聲明為const、volatile、virtual
  • 不需要經(jīng)由class object調(diào)用
• static member function同樣也有name mangling
• 對static member function取地址，得到的是內(nèi)存中的地址；由于沒有this指針，static member function地址類型是一個(gè)nonmember函數(shù)指針

指向member functions 的指針

• 指向member function的指針和指向member selection operator的指針，其作用是作為this指針的空間保留者。這也說明了為什么static member function的指針類型是函數(shù)指針，畢竟其沒有this指針

• 使用member function指針，若不用于virtual function、多重virtual繼承、virtual base class，其成本跟用nomember function指針差不多

• virtual member function的地址在編譯期是未知的，我們所能知道的僅是virtual function在其相關(guān)之virtual table的索引值

inline functions

• inline關(guān)鍵詞只是一個(gè)請求，若此請求被編譯期接受，編譯期則認(rèn)為其可以用一個(gè)表達(dá)式將函數(shù)展開

• inline函數(shù)的復(fù)雜度通過計(jì)算assignments、function calls、virtual function calls等操作的次數(shù)以及每個(gè)表達(dá)式種類的權(quán)值綜合決定

• 若函數(shù)因其復(fù)雜度或建構(gòu)問題，被判斷不可稱為Inline，那么此函數(shù)將被轉(zhuǎn)換為static函數(shù)，并在"被編譯模塊"內(nèi)產(chǎn)生對應(yīng)的函數(shù)定義

• inline function展開期間，做了以下三件事：

  • 每個(gè)形參都被對應(yīng)的實(shí)參取代。但這其中可能會導(dǎo)致實(shí)際參數(shù)的多次求值，面對這種情況，需要引入臨時(shí)對象。比如，若實(shí)際參數(shù)是常量表達(dá)式，在替換前先引入臨時(shí)對象，常量表達(dá)式求值后賦值給臨時(shí)對象，后繼inline替換只需使用臨時(shí)對象

    inline int min( int i, int j )
    {
        return i < j ? i : j;
    }
    
    inline int bar()
    {
        int minval;
        
        minval = min( foo(), bar() + 1 );
        
        return minval;
    }
    
    //minval = min( foo(), bar() + 1 )展開
    int t1, t2;
    
    minval = ( t1 = foo() ), ( t2 = bar() + 1 ), t1 < t2 ? t1 : t2;
    

  • 若內(nèi)含局部變量，則需將局部變量放在函數(shù)調(diào)用的一個(gè)封閉區(qū)段，且擁有一個(gè)獨(dú)一無二的名稱。因?yàn)椋绻鸌nline以單一表達(dá)式的方式擴(kuò)展多次，每次擴(kuò)展都需要自己的局部變量，特別是還含有副作用參數(shù)，可能會導(dǎo)致大量臨時(shí)性對象產(chǎn)生；但如果是分離成多個(gè)式子擴(kuò)展多次，只需一組局部變量即可重復(fù)使用

    inline int min( int i, int j )
    {
        int minval = i < j ? i : j;		//局部變量
        return minval;
    }
    
    {
        ...
        //minval = min(val1, val2);
        int __min_lv_minval;
        minval = (__min_lv_minval = val1 < val2 ? val1 : val2), __min_lv_minval;
    }
    

  • inline函數(shù)提供強(qiáng)有力的工具，但于noninline函數(shù)相比還是需要更小心地處理

• 盡量不要Inline中套inline，可能會使簡單的Inline因其連鎖復(fù)雜度而沒辦法展開

網(wǎng)頁標(biāo)題：c++ 對象模型 函數(shù)
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