C/C++编程：数据成员的存取

我不是女神ヾ 2022-10-21 13:56 144阅读 0赞

# 引入 #

对于：

Point3d origin, *ptr = &origin;
    origin.x = 0.0
    *ptr->x = 0.0;

问题：x的存取效率是什么？  
回答：这得看x和Point3d是怎么声明的

问题：通过orgin存取和通过ptr存取，有什么重大差异吗？  
回答：有

# 静态数据成员 #

*  **静态数据成员**，被编译器提出于类之外，并被视为一个全局变量(但只在类生命范围之内可见)
 *  每一个类的存取许可(即访问层级private/protected/public)，以及于类的关联，并不会导致任何空间上或执行时间上的额外负担—不论是在个别的类对象或者是在静态数据成员本身。
 *  每一个**静态数据成员**只有一个实体，存放在程序的`data segment`之中。每次程序取用静态成员，都会被内部转换为对该extern实体的直接引用操作：

// origin.chunkSize = 250;
    Point3d::chunkSize = 250;
    
    //ptr->chunkSize = 250;
    Point3d::chunkSize = 250;

从指令执行的观点来看，这是C++语言中"通过一个指针和一个对象来存取成员，操作完成相同"的唯一一种情况。这是因为"通过`.`运算符对一个静态数据成员进行存取操作"只是语法糖。**静态成员**并不存在**类对象**中，因此存储**静态成员**并不需要**类对象**

问题：如果chunkSize 是从一个从复杂继承关系中继承来的成员，会是怎样呢？

回答：还是一样。程序中的静态成员还是只有一个实体，其存取路径还是一样的直接

问题：如果静态数据成员的存取是由函数调用存取的呢？

foobar().chunkSize = 250;

回答：可能的准换：

//foobar().chunkSize = 250;
    (void)foobar();
    Point3d.chunkSize = 250;

*  **如果取一个静态数据成员的地址，会得到一个指向其数据类型的指针，而不是一个指向其类成员的指针**，因为静态成员并不包含在类对象中。
 *  如果有两个类，都声明了一个静态数据成员freeList，那么当它们都会放在程序的`data segment`时，会名称冲突。编译器的解决方法时**按照对每一个静态数据成员编码**(这种方法叫做name-mangling)以获得一个独一无二的程序识别代码。

# 非静态数据成员 #

>  *  **非静态数据成员被直接存放在每一个类对象中**。**必须通过\[显式(explicit)或隐式(implicit)的\]类对象才能存取它们**。

## 隐式类对象 ##

只要程序员在**成员函数**中直接处理一个**非静态数据成员**，所谓的**隐式类对象**就会发生。比如：

Point3d Point3d::translate(const Point3d &pt){
        
    	x += pt.x;
    	y += py.y;
    	z += pt.z;
    }

表面上所看到的对x、y、z的直接存取，实际上是通过一个**隐式类对象**(有this指针表达)完成。事实上这个函数的参数是：

//成员函数的内部转换
    Point3d Point3d::translate(Point3d *const this, const Point3d &pt){
        
    	this->x += pt.x;
    	this->y += pt.y;
    	this->z += pt.z;
    }

## 非静态数据成员的偏移量 ##

*  想要对一个**非静态数据成员**进行存取操作，编译器需要把**类对象**的起始地址加上数据成员的偏移量(offset)。

origin._y = 0.0;

那么地址&origin.\_y等于：

&origin + (&Point3d::_y - 1);

请注意其中的-1操作。**指向数据成员的指针，其offset值总是被加上1**。这样可以使编译系统区分出`一个指向数据成员的指针，用以指出类的第一个成员`和`一个指向数据成员的指针，没有指出任何成员`两种情况

*  每一个**非静态数据成员**的偏移量(offset)在编译时期就可以知道，即使这个成员属于一个基类子对象
 *  因此，存取一个非静态数据成员，其效率和存取一个C struct成员或者一个非派生类的成员是一样的

## 虚拟继承的影响 ##

>  *  **虚拟继承将为****经由基类子对象存取类成员****导入一层新的间接性**

Point3d *py;
    py->_x = 0.0;

其执行效率：

*  在\_x是一个struct成员、类成员、单一继承、多重继承的情况下完全相同
 *  当\_x是一个**非基类**的成员，存取速度会慢一点

问题：”从origin存取“和”从pt存取“有什么差异

origin.x = 0.0
    pt->x = 0.0

回答：

*  当Point3d是一个派生类，而其继承结构中有一个虚基类，并且被存取的成员(比如本例的x)是一个从该虚基类继承来的成员时，就会有重大差异
 *  这时候我们不能说pt必然指向哪一种类类型(pt可能是当前类，也可能是父类)(因此我们也就不知道编译器这个成员真正的offset位置)，所以这个**存取操作必须延迟到执行期，经由一个额外的间接导引**，才能够解决
 *  但是如果使用origin，就不会有这种问题，期类型一定是Point3d类；即使它继承自虚基类，成员的偏移量位置也在编译期就固定了