Lippman深度解析C++对象模型及其性能影响

### 深度探索C++对象模型2012版知识点详解 #### 1. C++对象模型概述 本书开篇讲述了C++对象模型的概念。在C++中，对象模型是编译器根据源代码生成的，用以表示程序中类、对象及它们之间的关系的一系列机制。C++对象模型分为两个主要部分：静态模型和动态模型。静态模型包括类的布局，如成员变量和成员函数的存储方式；动态模型则涵盖了虚拟函数机制、对象的构造和析构过程等。作者Lippman作为早期C++编译器cfront的设计者之一，从编译器的视角深入剖析了C++对象模型的实现细节。 #### 2. 结构式语意 C++对象模型的一个重要组成部分是结构式语意，它决定了对象的数据成员和成员函数的排列顺序以及如何通过指针访问这些成员。结构式语意还涉及到如何布局基类和派生类的内存，以便支持继承和多态性。结构式语意的处理方式对性能有着直接的影响。 #### 3. 临时性对象的生成 在C++中，临时性对象常常在表达式中自动生成，例如在函数调用、算术运算、类型转换等操作中。临时性对象的生命周期很短，仅在当前表达式执行完毕后销毁。本书深入探讨了临时性对象的生成、使用以及销毁对性能的影响。 #### 4. 封装 封装是面向对象编程的核心概念之一，它涉及到数据和操作数据的函数在类的内部和外部的可见性控制。C++通过访问控制（如public、protected、private）实现了封装。本书详细说明了C++编译器是如何实现封装，并且讨论了不同访问级别对编译后的代码的影响。 #### 5. 继承 继承允许一个类从另一个类继承数据和行为。C++提供了单继承和多继承两种形式。作者详细解释了继承的内存布局，以及虚继承机制如何解决菱形继承问题，确保派生类对象中基类成员只有一份实例。 #### 6. 虚拟函数和虚拟继承 虚拟函数是实现C++多态的关键。它们允许在派生类中重写基类的方法。虚拟函数的实现机制是通过引入一个名为虚拟函数表（vtable）的结构，其中包含函数指针，指向正确的函数实现。而虚拟继承则需要一个额外的机制来解决多继承中的共享基类问题。本书详细分析了虚拟函数和虚拟继承的内部实现。 #### 7. C++对象模型的效率问题 Lippman在书中澄清了关于C++额外负荷和复杂度的许多误解，阐述了实现模型的进化及本质因素，并指出了实现模型中可能存在的成本和性能权衡。理解了这些底层机制后，开发者能够更加高效地编写C++代码。 #### 8. 语意暗示与程序影响 C++对象模型的语意暗示指的是，不同的对象模型实现方式会影响程序的行为和性能。作者通过比较不同的实现模型，指出了它们对程序的具体影响，并讨论了如何根据具体应用场景选择合适的实现策略。 #### 9. 编译器设计的底层视角 Lippman以编译器设计者的身份，将C++编译器的底层处理方法暴露于读者面前，提供了编译器是如何处理各种语意、如何在机器指令级别生成代码等的深刻见解。 本书是一本深入浅出的C++内部机制读物，它不仅适合对C++底层实现感兴趣的程序员，也适合那些希望通过深入理解语言特性来提升程序效率的开发者。通过阅读本书，读者能够更加透彻地理解C++语言，并在实践中更好地应用C++的面向对象特性。