台大资工多媒体实验室课件

C++ObjectModel台大資工多媒體實驗室PreviewWhatisC++objectmodel?ClassandobjectdatamemberaccesssingleobjectlayoutInheritanceobjectlayoutpolymorphismvirtualC++objectmodelC++compiler底層的實做機制，用來實做各物件的運作模型，使之能具備C++諸多物件導向的性質。物件模型底層的實做機制並未標準化，各家compiler作法不一。但解答許多問題必須根源與我們對C++objectmodel的瞭解。StaticDataMember屬於class層級的資料，所有object共享一份staticdatamember。存取staticmember不需要透過任何的object，在無任何object時已透過memberselectionoperators來存取。所有的存取都會被compiler轉化為extern實體的直接參考動作Ex. CPoint3D::size=300;NonstaticDataMember對於nonstaticdatamember的存取，實際上是透過implicit的this指標來完成。存取會轉換成&(this)+(datamemberoffset)由於offset在compilertime就可算出，其效率等於存取一個Cstructmember.SingleObjectlayout一個object的實體之內只含class之nonstaticdatamember及某些輔助機制(vptr)。Classmemberfunctions獨立於object實體之外是獨一無二的一份函示實體（即多個object共享相同的函示實體。）同一個accesssection的datamembers排列順序根據其宣告順序而定。Accesssection的排列順序無強制規定。Inheritance繼承之於Nonstaticdatamembers，是指baseobjectmembers存在在derivedobject中。繼承之於Memberfunctions，是指繼承了對baseclass’smemberfunction的呼叫權利。繼承之於Staticdatamember，是指繼承了對bassclassstaticdatamember的存取權利。物件模型在繼承下

Layout的原則C++保證，『出現在derivedclass中的bassclasssubobject有其完整之原樣性』。Derivedclasslayout=[directbassclass]s+[自己新增的datamember(nonstaticdataorvptr)]單一繼承的物件模型單一繼承：指每一個class的directbassclass只能有一個，繼承的深度沒有限制。ClassCPoint2d{public:…..protected:floatx;floaty;}oPt2d;floatx;floaty;oPt2dClassCPoint3d:publicCPoint2d{public:…protected:floatz;}oPt3d;oPt3dfloatx;floaty;floatz;虛擬繼承Sharedsubobject繼承的機制。多重繼承與虛擬多重繼承的比較：多重繼承虛擬多重繼承iosiosiosostreamistreamistreamostreamiostreamiostream虛擬繼承的物件模型(1)下面是Cvertex3d虛擬繼承的架構：ClassPoint2d{public:…protected:floatx;floaty;};ClassVertex:publicvirtualPoint2d{public:…protected:vertex*next;};ClassVertex3d:publicvirtualVertex,publicPoint3d{public:…protected:floatz;};ClassPoint3d:publicvirtualPoint2d{public:…protected:floatz;};虛擬繼承的物件模型(2)Vptr_Point2dfloatxfloatyPointoPt2dVptr_Point2dfloatxfloatyfloatzvpbassPoint2dvptr_point3dvptr_VertexvpbassPoint2dVertex*nextFloatmumbleVertex3doV3dVptr_Point2dfloatxfloatyvptr_VertexvpbassPoint2dVertex*nextVertexoVVptr_Point2dfloatxfloatyfloatzvpbassPoint2dvptr_point3dPoint3doPt3dPolymorphism(2)Ex.Bassclass魚，

driveclass大肚魚，金魚，鯊魚 魚的point可以指向大肚魚、金魚、鯊魚魚的object。利用演算法：『由第一隻魚到最後一隻魚，魚開始游泳』可使所有的魚都開始游泳，但不同類的魚會依照自己的方式來游。演算法簡潔，且保持個體之間的特性。演算法設計者不需瞭解物件的如何實做。C++如何支援多型經由隱含轉型動作，允許derivedclassobject轉化給basetypepoint來指。經由虛擬機制喚起指標所指之object的虛擬函式實體。Object保有type-info。Dynamic_cast可對Objectpoint做型別轉換的安全檢查。當deriveobject

assign給basspointer時，需暗含thispoint位移調整時，稱unnaturalpolymorphism。暗含的位移調整工作由complier偷偷插入程式之中。Ex. Vertext*pVertex=newVertext3d;UnnaturalpolymorphismfloatzvpbassPoint2dvptr_point3dvptr_VertexvpbassPoint2dVertex*nextVertex**pVertexthispointer(offset)Vertex3dobjectVirtualfunctioninObjectmodel每個object內有一個vptr指標，指向virtualfunctiontable。每一個class有一個virtualfunctiontable(供object之vptr所指）內含class之中有作用的virtualfunction的address。Virtualfunctiontable的index0存放的是type-info用以支援runtimetypeidentification(RTTI)。C++物件模型兩種datamember:static/nonstaticdata;三種member

function:static/nonstatic/virtualfunction;ClassPoint{public: point(floatxtal); virtual~Point(); floatx()const; staticintPointCount();p