C++ 类 对象模型 类构造及生命周期

对象模型

(2种)class data member: static nonstatic
(3种)class member functions: static nonstatic virtual

1. 数据成员（Data Members）

类型	存储位置	生命周期	访问方式	示例
static	全局数据区（独立于对象）	程序运行期间	类名::成员名 或 对象.成员	static int count;
non-static	对象内存中	随对象创建/销毁	对象.成员名	int value;

2. 成员函数（Member Functions）

类型	是否依赖对象实例	能否访问非静态成员	能否被重写（override）	示例
static	❌ 不依赖	❌ 不能	❌ 不能	static void print();
non-static	✅ 依赖	✅ 能	❌ 不能（除非是虚函数）	void show();
virtual	✅ 依赖	✅ 能	✅ 能（支持多态）	virtual void draw();

类的组成部分	存储位置	说明
成员函数（非虚）	代码段（.text 区）	所有对象共享同一份函数代码，编译后固定在可执行文件中。
虚函数（virtual）	虚函数表（vtable）	存储在只读数据段（.rodata 或 .data），供所有对象共享。
静态成员变量	全局/静态数据区（.data/.bss）	独立于对象存在，程序启动时初始化。
RTTI（运行时类型信息）	只读数据段	用于 typeid 和 dynamic_cast（如果有虚函数）。

初始化，

default construct

(from C++ Standard)
当类没有任何用户声明的构造函数时，编译器确实会隐式声明一个默认构造函数。这个隐式声明的默认构造函数是inline public的。
对于Class X，如果没有任何user-declared constructor，那么会有一个default constrcutor被implicitly声明，一个被implicitly声明的default constructor将是一个trivial construcor

nontrivial default constructor

如果该类型在构造时可能分配内存、加锁、调用外部API等，那它几乎肯定是非平凡的。
如果它只是简单聚合数据（如POD类型），则可能是平凡的

如果class没有任何constructor，但是内含一个member object，而后者是default constructor，这个class的implicit default constructor就是"nontrivial"，编译器需要为此class合成一个default constructor，不过合成操作只有再constructpr真正需要被调用的时候才会发生。

编译器为避免合成出多个default constructor，解决方法是把合成的deafult constructor、copy constructor、destructor、assignment copy operator都以inline的方式完成，一个inline函数有静态链接，不会被档案以外者看到，如果函数太复杂，会合成一个explicit non-line static实体

被合成的default constructor只满足编译器的需要，而不是程序的需要

user constrcutor

user所提供的constructors存在，所以不会合成新的default constructor。如果同时存在着"带有default constructors"的member class objects，那些default constructors也会被调用

have virtual function

class 继承或声明一个 virtual function
class 派生自一个继承串链，其中有一个或者更多的virtual base classes

由于缺乏user声明的constructor，编译器会详细记录合成一个default constructor的必要信息：
virtual function table ： 内放class的virtual function地址
每一个class object种，一个额外的pointer member被编译，内含相关的class vtbl地址
virtual invocation会被重写

对于那些未声明的任何constructors的class，编译器会为它们合成一个default constructor，以便正确的初始化每一个class object的vptr

have virtual base class

虚基类的构造函数由最派生类直接调用
中间类（如A）对虚基类的构造调用可能被覆盖
成员变量（如j）的初始化与普通类一致，不受虚继承影响

virtual base class的实现法在不同的编译器之间有极大的差异，共同点在于必须使virtual base class在其每一个derived class object中的位置，能够在执行期间准备妥当

class X {public: int i;};
class A : public virtual X {public: int j;};
class B : public virtual X {public: double d;};
class C : public A, public B {public: int k;};

void foo(const A* pa){pa->i = 1024}

void foo(const A* pa) {pa->__vbcX->i = 1024;}

copy constructor

1 Class X {...} ; 对一个object做明确的初始化工作
X x;
X xx = x

2 object被当作参数
extern void foo(X x)

3 object被当作返回值
X
foo_bar{
X xx;
//...
return xx;
}

X::X(const X& x);
当一个class object以另一个同类实体作为初值时，上述的constructor会被调用。这可能会导致一个暂时性的class object的产生或优化代码

deafult memberwise initalizator

当class object以"相同class的另一个object"作为初值时，其内部是以所谓的default memberwise initializatior完成的
拷贝其内建的member_occurs，然后再于String member object_word身上递归实施memberwise initialization
c++ standard 把copy constructor区分为trivial和nontrivial两种，只有nontrivial的实体才会被合成于程序中，决定一个copy constructor是否为trivial的标准在于class是否展现“Bitwise Copy Semantics”

一个class不展现出"bitwise copy semantics":
1 class内含mamber object，而后者的class声明有一个copy constructor

class A {
public:
    int* ptr;
    A(const A& other) {  // 自定义拷贝构造
        ptr = new int(*other.ptr);  // 深拷贝
    }
};

2 class继承自一个base class，而后者存在一个copy constructor
3 class声明了一个或多个virtual functions
4 class派生自一个继承串链，其中有一个或者多个virtual base classes

virtual functions

virtual base class subobject

一个class object如果以另一个object作为初值，而后者有一个virtual base class subobject，那么也会使"bitwise copy semantics"失效
为了正确处理"以一个class object"作为另一个class object的初值，必须合成出一个copy constructor

explicit initialization

必要的程序转化分两段：
1 重写每一个定义，其中的初始化操作会被剥除
2 class的copy constructor调用操作会被安插进去

参数初始化

策略1：__temp object
以class X的copy constructor正确设置初值，然后再以biewise方式拷贝到局部实体，形式参数从原来的class X object转换为class X reference；class X声明一个destructor，

策略2： 拷贝构建
该位置视函数活动范围的不同记录于程序堆栈中

返回值初始化

1 加额外参数，类型是class object的一个reference
2 return指令前安插一个copy constructor