C 物件導向模型

摘要：c++物件導向模型的主要特徵是：（1）類和封裝性（2）繼承性（3）多型性。多型性在前兩者和虛函式的基礎上實現，而虛函式正是實現物件導向的核心機制。

關鍵字：虛函式繼承多型

在物件導向的程式設計中，系統被看成由多個物件組成，通過物件之間的通訊形成了系統。其主要特徵是：（1）類和封裝性（2）繼承性（3）多型性。多型性在前兩者和虛函式的基礎上實現，而虛函式正是實現物件導向的核心機制。

在c++中，有兩種資料成員: 靜態的（static）和非靜態的（nonstatic），有三種成員函式: 靜態函式、非靜態函式和虛函式。在stroustrup當初設計的c++模型中，非靜態資料成員被存放在每乙個物件之內，靜態資料成員則被存放在所有的物件之外。靜態成員函式和非靜態成員函式也被存放在所有的物件之外。虛函式則以兩個步驟來支援：

舉例說明，有class a定義如下：

class a ;

class a的記憶體布局如下：（為簡化說明，將虛函式表中第乙個記錄的type_info object略去）

圖2-1類a的物件記憶體圖

class b繼承於class a，定義如下:

class b : pulic a ;

class b的記憶體布局如下：

圖2-2類b的物件記憶體圖

假設有如下一段**：

a objecta;

bobjectb;

a *pa = &objecta;

pa->func1();

pa->func2();

pa = &objectb;

pa->func1();

pa->func2();

第乙個pa->func1()語句實際呼叫的是a::func1()，編譯器會將它轉換為( * pa->vptr[1] )( this )，pa->vptr[1]即a::func1，而第二個pa->func1()語句呼叫b::func1()，編譯器同樣將它轉換為( * pa->vptr[1] )( this )，只是此時pa->vptr[1]已經關聯到b::func1。第乙個pa->func2()語句實際呼叫a::func2()，編譯器將它轉換為( * pa->vptr[2] )( this )，pa->vptr[2]即a::func2，而第二個pa->func2()語句呼叫b::func2()。

在繼承和虛函式的基礎上，c++實現了多型。

class c、class d、class e定義如下：

class c ;

class d : public c ;

class e : public b, public d ;

class a 、class b、class c、class d、class e的關係如圖所示：

圖2-4類e的物件記憶體圖

類e物件的記憶體布局中有兩個vptr，第乙個派生自類b，第二個派生自類d。通過指向第二或後繼的基類的指標來呼叫派生類的虛函式，需要在執行時以適當的偏移值（offset）調整this指標，以使指向類c的物件或類d的物件的指標能正確呼叫d::func3和e::func4。

比較有效率的解決方法是利用thunk技術，thunk是一小段彙編（assembly）**，用來以適當的偏移值調整this指標，並跳轉到相應的虛函式處。例如，通過乙個指向類d的物件的指標呼叫func4（pd->func4）,其相關thunk的類c**如下所示：

this += sizeof( b );

e::fun4( this )；

參考：潘愛民***講義

stanley lippman，《inside c++ object model》

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