探秘C++机制的实现

作者：网络转载发布时间：[ 2013/4/11 10:19:27 ] 推荐标签：

　　我曾经自学过C++，现在回想起来，当时是什么都不懂。说不上能使用C++，倒是被C++牵着鼻子走了。高中搞NOIP并不允许使用STL库，比赛中C++面向对象的机制基本没有什么用武之地，所以高中搞NOIP名为用C++，其实是c加上了cout和cin。

　　前几天看韩老师的《老码识途》，里面记录了一些C++面向对象机制的探索，又勾起了我的兴趣。而这个学期自学了汇编，又给了我自己动手探索提供了能力基础，自己上手以后，从一个更加底层的视角看C++机制的实现，让我在黑暗中摸到了驯服C++的缰绳。

　　引用：

　　本质上是指针，这一点即使大家没有看反汇编应该也是猜到了。

　　对象在内存上的布局：

1: class Father
2: {
3:     int iA_;
4:     int iB_;
5:
6:     void FuncA();
7:     void FuncB();
8: };
9:
10: class Child : Father
11: {
12:     int iC_;
13:     void FuncC();
14: };

　　一个Father对象里只包含 (低地址 –> 高地址) : iA_，iB_。也是一个Father对象的大小是8个字节，函数并不会占用内存空间。

　　为什么不会？

　　其实类的成员函数可以看做本质上与普通函数相同。

　　编译器在编译的时候知道函数的位置，所以调用普通函数的时候会直接 call 函数地址(偏移)。也是被硬编码了，函数的地址是固定的( 不考虑重定位之类的情况 )。

　　而成员函数的调用也是如此，只是编译器还多做了一件事情，是判断这个对象有没有调用这个函数的“权限”（函数不是你声明的，当然无权调用），“权限”不够会报错，告诉那个对象类型没有这个方法。

　　所以，类对象的大小与这个类的方法数多少是没关系的。成员函数和普通函数本质上一样，实现这个机制，要靠编译器来做工作。

　　this指针：

　　成员函数与普通函数不同之处之一是访问对象的数据。

　　要访问一个对象的元素，说白了是要找到这个元素所在的内存位置，也是要有指针。

　　我们没有看到传递this指针，因为这件事又是编译器帮我们做了。

　　反汇编会看到对象调用一个方法的时候，会将这个对象的首部地址赋值给ecx寄存器，通过寄存器来传递this指针。

　　我们在成员函数里可以不需明写this指针地调用对象元素，还是因为编译器帮我们多做了一步“翻译”。

　　私有化：

　　不多说，是编译器在编译阶段通过源码来判断某个元素是不是能够被访问，某个方法是不是能够被调用，运行的时候并不会有访问限制。看代码：

1: #include <stdio.h>
2:
3: class Exp
4: {
5:     int iA_;
6:     int iB_;
7:
8: public:
9:     Exp()
10:     {
11:         iA_ = iB_ = 0;
12:     }
13:     void Out()
14:     {
15:         printf("%d %d "，iA_，iB_);
16:     }
17: };
18:
19: int main()
20: {
21:     Exp oA;
22:     void *pC = &oA;
23:
24:     oA.Out();
25:     *(int*)pC = 1;
26:     *(int*)((int)pC+4) = 2;
27:     oA.Out();
28:
29:     return 0;
30: }