[读书笔记] Inside C++ Object笔记(第4章: Function语意学)

1. 调用方式

经由一个class object调用一个virtual function，这种操作应该总是被编译器像对待一般的nonstatic member function一样的加以决议.

// Point3d obj

obj.normalize();

virtual void normalize() {... }

2. static member function

((Point3d*)0)->object_count(); // object_count是一个静态成员函数

实际上，只有当一个或多个nonstatic data member在member function中直接存取时，才需要class object。class object提供了this 指针给这种形式的函数调用使用。如果在member function没有存取任何数据成员，那么也就没必要用class object来调用这个成员函数了。

static member function的特性就是它没有this指针。所以就导致以下的特性：

1） 它不能存取class中的nonstatic members

2）它不能被声明为const，volatile或virtual

3）它不需要经由class object才被调用

如果取一个static member function的地址，获得的将是其在内存中位置，也就是它的地址。由于它并没有this指针，所以其地址的类型并不是一个“指向class member function的指针“。而是一个”nonmember 函数指针“。譬如：

&Point3d::object_count();

会得到一个数值，类型是
unsigned int (*)();

而不是:

unsigned int (Point3d::*)();

3. 多态

在C++中，多态表示“以一个pulibc base class的指针(或reference)，寻址出一个derived class object"的意思。

关键词class和struct并不能帮助我们决定类是否有多态性，同时也没有导入polymorphic之类的新关键词，故识别一个class是否多态的唯一的方法就是看它是否有virtual function。如果有，则需要增加额外的执行期信息。

virtual function table中应该有什么样的内容呢？

1） 这个class所定义的函数实体。它会改写一个可能存在的base class virtual function函数实体。

2）继承自base class的函数实体。这是在derived class决定不改写virtual function时才会出现的情况。

3）一个pure_virtual_called()函数实体，它既可以扮演pure virtual function的空间保卫者角色，也可以当作执行期异常处理函数。

每一个virtual function都被指派一个固定的索引值，这个索引在整个继承体系中保持与特定的virtual function的关联。

由最上层的基类的virtual function开始确定索引值，子类如果重写某个virtual function，则索引值不变，只是更改对应slot中的函数地址；子类如果增加更多的索引值，则append更多的slot。第0个slot存储是当前类的typeinfo。

4. nonstatic member function

取一个nonstatic member function的地址，如果该函数是nonvirtual，则得到的结果是它在内存中真正的地址。然而这个值是不完全的，它也需要被绑定于某个class object的地址上，才能够通过它调用该函数。所有的nonstatic member functions都需要对象的地址(强调，程序可否正常运行依赖于this指针在函数内部有没被用来获取它内部数据)。

如果这个nonstatic member function是virtual，处理上会有些那些不一样的地方呢？

float (Point::*pmf)() = &Point::z;

Point* ptr = new Point3d;

如果以ptr来调用它的z()函数，我们知道它最终会调用Point3d::z()函数，这是多态所带来的效果。

如果以ptr和pmf间接调用z()函数，仍然能够调用到Point3d::z()函数吗，答案是可以。

面对一个virtual nonstatic member function，其地址在编译时期是未知的(因为虚函数多态调用是在运行期决议的)，所能知道的仅是virtual function在其相关之virtual table的索引值。也就是说，对一个virtual function取地址，所能获得的是一个索引值。

所以上面的z()如果是virtual，那么pmf将会是一个索引值。编译器会将其转化为下面类似的式子：

(*ptr->vptr[(int)pmf])(ptr);

如果z()不是virtual，那么调用式子将会是：

(ptr->*pmf)(); => (*pmf)(ptr);