《深度探索C++对象模型》读书笔记（5）

 ***纯虚拟函数***

在设计抽象基类时，需要注意以下几点：
（1）不要将destructor声明为pure virtual function；
如果将destructor声明为pure virtual function，则设计者一定得定义它。因为每一个derived class destructor会被编译器加以扩展，以静态调用得方式调用其“每一个virtual base class”以及“上一层base class”的destructor。
（2）不要将那些函数定义内容并不与类型有关的函数设计为virtual function，因为其几乎不会被后继的derived class改写。
（3）对于其derived class可能修改某一个data member的函数，不应被声明为const。

 

***“无继承”情况下的对象构造***
先定义class Point：




class Point ...{


public:




Point(float x = 0.0, float y = 0.0) : _x(x),_y(y) ...{}


virtual float z();


protected:


float _x,_y;


};

你可不能小看z()这个virtual function给class Point带来的巨大变化。virtual function的引入促使每一个class Point拥有一个vtpr，这样一来，编译器在constructor中添加了对vptr进行初始化的代码，而copy constructor和copy assignment operator也会对vptr进行设定，而不再是原先简单的bitwise操作了。
请看以下的代码：


Point foobar()




...{


Point local;


Point *heap = new Point;


*heap = local;


delete heap;


return local;


}

将被内部转化为：


Point foobar(Point &_result)




...{


Point local;


local.Point::Point();


Point *heap = _new(sizeof(Point));


if(heap != 0)


heap->Point::Point();


*heap = local;


_result.Point::Point(local);  // copy constructor的应用


local.Point::~Point();


return;


}

从以上代码的转化可以看出：一般而言，
c690
如果你的设计之中有很多函数都需要以传值方式（by value）传回一个local class object，那么提供一个copy constructor就比较合理。

 

***继承体系下的对象构造***
假设class Point3d虚拟继承于class Point，但由于class Point仅存在一份实体，因而class Point3d的constructor需要注意一个问题。
请看下面的继承关系图：




class Point3d : virtual public Point ...{ ... };




class Vertex : virtual public Point ...{ ... };




class Vertex3d : public Point3d, public Vertex ...{ ... };

通常来说，class Point3d和class Vertex的constructor均需调用Point的constructor，然而，当Point3d和Vertex同为Vertex3d的subobject时，它们对Point constructor的调用操作一定不可以发生，而是交由Vertex3d来完成。
那么如何做到这一点呢？其实只需在constructor中添加一个参数就可以了。例如，class Vertex3d在调用Point3d和Vertex的constructor之前，总是会把参数_most_derived设为false，于是就压制了两个constructors中对Point constructor的调用操作。


// 在virtual base class情况下的constructor扩充内容


Vertex3d* Vertex3d::Vertex3d(Vertex3d *this, bool _most_derived, float x, float y, float z)




...{


if(_most_derived != false)


this->Point::Point(x,y);




// 在调用上一层base classes的constructor之前设定_most_derived为false


this->Point3d::Point3d(false,x,y,z);


this->Vertex::Vertex(false,x,y,z);




// 设定vptr


// 安插user code




return this;


}

为了控制一个class中有所作用的函数，编译器只要简单地控制住vptr的初始化和设定操作即可。
vptr初始化操作应该如何处理？实际情况是：应该在base class constructors（具体来说，是所有的virtual base classes和上一层的base classes）调用操作之后，但是在程序员供应的码或是“member initialization list中所列的members初始化操作”之前。为什么是这样呢？
如果每一个constructor都一直等待到其base class constructors执行完毕之后才设置其对象的vptr，那么每次它都能够调用正确的virtual function实体。

constructor的执行算法通常如下：
（1）在derived class constructor中，所有virtual base classes的constructor会被调用；
（2）在derived class constructor中，上一层base class的constructor会被调用；
（3）上述完成之后，对象的vptr(s)被初始化，指向相关的virtual table(s)；
（4）如果class有member class object，而后者拥有constructor，那么它们会以其声明顺序的相反顺序被调用；
（5）用户所定义的代码。

下面是vptr必须被设定的两种情况：
（1）当一个完整的对象被构造起来时，如果我们声明一个Point对象，Point constructor必须设定其vptr；
（2）当一个subobject constructor调用了一个virtual function（无论是直接调用或间接调用）时。
在明确了哪些情况下vptr必须被设定，我们在声明一个PVertex时，各个vptr不再需要在每一个base class constructor中被设定。解决之道是把constructor分裂为一个完整的object实体和一个subobject实体。在subobject实体中，vptr的设定可以忽略。

如果我们不对Point供应一个copy assignment operator，而光是依赖默认的memberwise copy，编译器通常不会产生出一个实体，除非class不表现出bitwise语意。关于哪些情况class不表现出bitwise语意，请参见读书笔记（2）。
由于在virtual base class的拷贝操作将造成subobject的多重拷贝，并且该问题至今难以解决。因此笔者的建议是：尽量不要允许一个virtual base class的拷贝操作，甚至建议：不要在任何virtual base class中声明数据。

 

***解构语意学***
如果class没有定义destructor，那么只有在class内含的member object（或是class自己的base class）拥有destructor的情况下，编译器才会自动合成出一个来。
其解构顺序与建构顺序正好相反。