深入理解VC++对象模型：从语意细节到实现机理
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更新于2024-08-27
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VC++对象模型是C++程序员需要了解的重要知识点，了解对象模型可以帮助程序员更好地理解C++语言的实现机制，提高编程效率和代码质量。下面将详细介绍VC++对象模型的知识点。
1. 类布局
在VC++中，类的布局是指类的成员变量和成员函数在内存中的存储方式。了解类布局可以帮助程序员更好地理解类的实现机制，提高编程效率和代码质量。VC++中类布局的方式有多种，包括单继承、多重继承、虚继承等。
* 单继承：在VC++中，单继承是指一个类继承自另一个类，继承的方式是通过继承基类的成员变量和成员函数。
* 多重继承：在VC++中，多重继承是指一个类继承自多个基类，继承的方式是通过继承每个基类的成员变量和成员函数。
* 虚继承：在VC++中，虚继承是指一个类继承自多个基类，但只有一个基类是虚基类，其他基类是非虚基类。
2. 成员变量和成员函数的访问
在VC++中，成员变量和成员函数的访问是通过指针或引用来实现的。了解成员变量和成员函数的访问方式可以帮助程序员更好地理解类的实现机制，提高编程效率和代码质量。
* 成员变量的访问：在VC++中，成员变量的访问可以通过指针或引用来实现，例如通过this指针来访问成员变量。
* 成员函数的访问：在VC++中，成员函数的访问可以通过指针或引用来实现，例如通过this指针来访问成员函数。
3. 构造函数、析构函数和赋值操作符成员函数
在VC++中，构造函数、析构函数和赋值操作符成员函数是类的重要组成部分，了解这些函数可以帮助程序员更好地理解类的实现机制，提高编程效率和代码质量。
* 构造函数：在VC++中，构造函数是用于初始化类的成员变量的函数，例如通过构造函数来初始化成员变量的值。
* 析构函数：在VC++中，析构函数是用于销毁类的成员变量的函数，例如通过析构函数来释放成员变量的内存。
* 赋值操作符成员函数：在VC++中，赋值操作符成员函数是用于实现类的赋值操作的函数，例如通过赋值操作符成员函数来实现类的拷贝和赋值。
4. 异常处理
在VC++中，异常处理是指在程序执行过程中出现错误或异常时的处理机制，了解异常处理可以帮助程序员更好地理解类的实现机制，提高编程效率和代码质量。
* 异常类型：在VC++中，异常类型是指在程序执行过程中出现的错误或异常，例如内存溢出、除零错误等。
* 异常处理机制：在VC++中，异常处理机制是指在程序执行过程中出现错误或异常时的处理机制，例如通过try-catch语句来捕获和处理异常。
VC++对象模型是C++程序员需要了解的重要知识点，了解对象模型可以帮助程序员更好地理解C++语言的实现机制，提高编程效率和代码质量。
C++就允许用多重继承来解决这样的问题：
struct Manager ... { ... };
struct Worker ... { ... };
struct MiddleManager : Manager, Worker { ... };
这样的继承将造成怎样的类布局呢？下面我们还是用“字母类”来举例：
struct E {
int e1;
void ef();
};
struct F : C, E {
int f1;
void ff();
};
结构F从C和E多重继承得来。与单继承相同的是，F实例拷贝了每个基类的所有数据。与单继承不同的是，在多重继承下，内
嵌的两个基类的对象指针不可能全都与派生类对象指针相同：
F f;
// (void*)&f == (void*)(C*)&f;
// (void*)&f < (void*)(E*)&f;
译者注：上面那行说明C对象指针与F对象指针相同，下面那行说明E对象指针与F对象指针不同。
观察类布局，可以看到F中内嵌的E对象，其指针与F指针并不相同。正如后文讨论强制转化和成员函数时指出的，这个偏移量
会造成少量的调用开销。
具体的编译器实现可以自由地选择内嵌基类和派生类的布局。VC++按照基类的声明顺序先排列基类实例数据，最后才排列派
生类数据。当然，派生类数据本身也是按照声明顺序布局的（本规则并非一成不变，我们会看到，当一些基类有虚函数而另一
些基类没有时，内存布局并非如此）。
2.5 虚继承
回到我们讨论的一线经理类例子。让我们考虑这种情况：如果经理类和工人类都继承自“雇员类”，将会发生什么？
struct Employee { ... };
struct Manager : Employee { ... };
struct Worker : Employee { ... };
struct MiddleManager : Manager, Worker { ... };
如果经理类和工人类都继承自雇员类，很自然地，它们每个类都会从雇员类获得一份数据拷贝。如果不作特殊处理，一线经理
类的实例将含有两个雇员类实例，它们分别来自两个雇员基类。如果雇员类成员变量不多，问题不严重；如果成员变量众多，
则那份多余的拷贝将造成实例生成时的严重开销。更糟的是，这两份不同的雇员实例可能分别被修改，造成数据的不一致。因
此，我们需要让经理类和工人类进行特殊的声明，说明它们愿意共享一份雇员基类实例数据。
很不幸，在C++中，这种“共享继承”被称为“虚继承”，把问题搞得似乎很抽象。虚继承的语法很简单，在指定基类时加上virtual
关键字即可。
struct Employee { ... };
struct Manager : virtual Employee { ... };
struct Worker : virtual Employee { ... };
struct MiddleManager : Manager, Worker { ... };
使用虚继承，比起单继承和多重继承有更大的实现开销、调用开销。回忆一下，在单继承和多重继承的情况下，内嵌的基类实
例地址比起派生类实例地址来，要么地址相同（单继承，以及多重继承的最靠左基类），要么地址相差一个固定偏移量（多重
继承的非最靠左基类）。然而，当虚继承时，一般说来，派生类地址和其虚基类地址之间的偏移量是不固定的，因为如果这个
派生类又被进一步继承的话，最终派生类会把共享的虚基类实例数据放到一个与上一层派生类不同的偏移量处。请看下例：
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