凳戮然赘 嚎鑫餐篡瓢缪磷馨辫纂撰黔鬓?簿彝瓣蘸曝程课撇 穿 聚奈爵癸六麟犷熟入霎霎醚公必骥删琢臀澎瀚琦象踢耀籍考黑罐特蟀种灌 ?析 葬!一继承麦 运行时类型识别和内联函数 许圳踌 褚耀宾一、月? # 舀在上两篇文章中 面向对 象编程语 言关键特 性的剖析一!、面向对象编程语言关键特性的剖析 二!,我从对象模型的角度向读者分析了面向对象语言几个关键特性的底层实现机制。这篇文章我将继续对“对象语言”中的继承、运行 时类型识别和内联函数等特性进行剖析。以下的理论说明,我主要针对%十的对象模型,具体代码分析主要针对:;廿 !? ,1/678?4,?678 9 4 /一 :;指针和类的数据实体建立了联系。如果把类的成员函数从类中分离出去,那么类就和,语言 中的结构体差不多了,不同的是类的成员可以有不同的访问属性。下面我通过伪代码来展现这种联系/ ,?678 4/:;:;协 ! ?:;:; ,4 儿 ,习;! 黝黝馨爵鲁薰翼靡肇豁麟 鬓篡麟暴瓢瓤瓣橇叔纱狄狰愁数入 醚截蒸八苏翼魏豁聆输?;一 人 弃 ; !就是 记 /=位的虚拟实现。实际上通过继承,1同样继承了类的成员函数 妙!,不过函数 恤 !的实现在内存中只会有一份实体存在。无论通过,1来调用还是通过,来调用这个函数,最终都是调用同一个函数。例如/,=,1 匕二呢3下面我将通过 ,!8=从 和1的对象布局图可以看出,这两个类拥有完全的内存地址边界。,1仅仅比,多出了自己的成员而已,所以,1的指针并不需要变换就可以直接赋给的指针。也就是说;二二68。? ! 多态下的单一继承模式从上两篇文章的讨论 中可以知道,为了支持多态的实现,在对象编程中出现了虚函数。为了能够索引到这些虚函数,每个包含虚函数的类势必要导人一个 6; 虚函数表指针!,提供运行时刻对虚 函数表的发现。现在的问题是编译器要把 叩; 放到对象布局图的哪里3让我们考虑一个例子基类没有虚函数而派生类拥有虚函数/ ?,?6 7以 /旧;:;勺 !?/4?,1/678?4,?678? 4 /:; ;7 少 !?:;止:; 4,#, ,?!? 日匕二:41 !=8一日0少0二孟8一指针4 ? 6+【4】下部分代码是上部分代码的 。砍 4?4 /实现。如果想看程序的汇编输出可以通过工程的属性页来设置。确嘿? 斗(0慈编秋技巧与维护餐鬓馨篡肇爆霭缪肇舜彩鬓凛蘸 蒙撰黔魂 默擎婴必毓毓入岩氢八霎霎聚黔彝对虚函数 8 !的调用从汇编代码很容易看 出它的具体实现。8一廿 !其实 就是等价于/8一;_! 8!%十伪代码!=, 6; 二; 。也就是说类,1的虚函数表被放到了对象布局图的低端。,1的详细布局图如下/? ? ? ? ? 6; :; :; :;4 6;! 6; 到底放到对象布局图的高端还是低端,不同的,十%编译器有不 同的实现,这里仅仅以微软的十%编译器举例而已。通过这些具体例子的分析,希望大家知道“继承”的 自动实现是编译器的行为,我们可以通过编译器实现 的汇编代码来窥探这种后台实现 的细节。?(多重继承模型多重继承指一个类从多个基类中派生。在多数应用 中主要的继承模型是单一继承模型,这种继承模型简单有 效,实现的代码的运行效率也高。但是那些具有多重 属性的物件如果强制使用单一继承模型来实现,势必造成整个继承模型的混乱而且不直观。在这种情况下使用多重继承模型或者虚拟继承模型就是一个比较好的方案了。现在+就是通过多重继承方式实现基本的, 结构的。多重继承模型 的复杂性在于多个并行基类如何布局。具体到实际的编程也就是派生类如何转换成基类的问题。例如下面例子/,?678 ? 4 /:; !?4 7;“;05,/ / !” 4 :=4/旧; !?4 7;“;一 5,1/ !”4: ?=:一0=?; ? 8!王4,678 ? 4, 1?678? 4/:;川?4 7;”;05,/ / !4: =因 !?4 ,!/=. .4 ,!可以看出,和,有相同的起始地址,1的起始地址是以,的大小为偏移的 为了便于说解我故意回避了类需要边界调整 的情况,类的边界调整在面向对象编程语言关键特性的剖析 二!中有详细的说明!。从这种转换可以看出类,是类,和类,1直接累加的结果,其对象布局图如下/介介;? ? ?王王几; ;7 ? 记 !将导致两个基类的 ; 8? 4同一位置的虚函数地址改写。但是奇怪的是在虚函数表,多1? 8卜的定义中,1 /的地址并没有替换成, /的函数地址而是被替换成了, / 7 ; ? 这个函数的地址。在我写的程序中并没有这个函数,这个函数的怎么出现的3它有什么作用3让我们考虑如下操作/,矜6: 4, !=,1,68,1卜!=8一 !=如果,多1# ; 8? 4这样定义, ,1 ;8 ?4以+/,/ +/,1/ /少, )+任) 上面代码将会出错。通过1水8,1。!=操作8已经被转换成了指 向,1部分的指针。汕一 !=根据虚函数动态绑定原则它实际调用的应该是 / !。其实/ !中的 州忙 : 4雾中添加 一个 成员变量 ?单潇洲谎桨 程序说明/一 井拼 蒸熟斗并求粼写罗!琉擎 骥?狱 霖攀 黔菩爵 熟?鬓姗器带 !运行程序,可以看到新添加的工具栏,如图所示,左图是工具栏开始的停靠情况,右图是工具栏浮动的情形。图新土具栏的停靠和浮动 象淤碟粼熟截 撰 相同。丁、收稿日期/ ? 年0 ?月? 日!瞥翼鬓鬓弩茜舞霎肇? 黝