Function语义学之member function

之前我们讲过编译器会对 nonmember functions 进行怎样的扩充和该写，今天我们来讲一下 member functions 函数调用方式

一、Nonstatic Member Functions（非静态成员函数）

　　C++的设计准则之一就是：nonstatic member function 至少必须和 nonmember function 有相同的效率。也就是说如果们要在以下两个函数之间选择：

　　　　float member_fun( const classA *_this){...};

　　　　float classA::member_fun() const{...};

　　那么选择 member function 不应该带来什么额外负担，因为编译器内部已经将“member 函数实体”转换为对等的“nonmember函数实体”，假设 member_fun()函数是这样：

　　float member_fun( const classA *_this){ return sqrt(_this->x*_this->x+_this->y*_this->y+_this->z*_this->z);} ，咋看这个函数大家可能觉得没什么效率，因为它不能直接对 class 的成员进行操作。而 member functions 却可以。然而，member functions 要经过如下步骤转化为 nonmember function

　　1.改写函数原型以安插一个额外的参数到 member function 中，用以提供一个存取管道，使class object 得意调用该函数，该额外参数被成为 this 指针。

　　float classA::member_fun() const;被转化为 float ClassA::member_fun(const classA *const this);non-const member function 会转化为 float ClassA::member_fun(classA *const this);

　　2.将每一个对 class nonstatic data member 的存取操作，改为经由 this 指针来存取：

　　　　{

　　　　　　return sqrt(

　　　　　　　　　　　　this->x*this->x+

　　　　　　　　　　　　this->y*this->y+

　　　　　　　　　　　　this->z*this->z

　　　　　　　　　　　　)

　　　　}

　　3.将 member function 重新写成一个外部函数，对函数名称进行 mangling 处理，使它在程序中成为独一无二的词汇。

　　   函数转化好以后，所有的调用操作都要转换：classa.member_fun(); 会被转化为(假设这里的member_fun 被 mangling 为 member_fun_classAFv) member_fun_classAFV( &classa );

　　

　　这样，一个 nonstatic member function 就被转化为 一个 member function 了，其他的函数体内优化都会类似于之前讲的普通函数优化相同了！

二、Virtual Member Function（虚拟成员函数）  　　　　

　　我们知道如果一个 virtual member function 是通过 class object 调用是没有多态性的，会当做一般的 nonstatic member function 函数进行处理。只有通过指针或者引用才有多态性。那么多态如何实现呢？

　　　　ptr->virtual_member_fun();

　　会被内部转化为 (*ptr->vptr[1])( ptr );

　　1. vptr 表示编译器产生的指针，指向 virtual table ，他被安插在每一个“声明有（或继承自）一个或多个 virtual function” 的 class object 中。事实上其名称会被 mangled，因为在一个复杂的 class 派生类体系中有可能存在有多个 vptrs。

　　2.1 是 virtual table slot 的索引值。关联到 virtual_member_fun() 函数。

　　3.第二个 ptr 是 this 指针---同一般的nonstatic member function。

三、Static member functions（静态成员函数）

　　静态成员函数由于是独立于 class 的，在调用时不能再像以上两种函数那样安插一个 this 指针。这样，static member functiongs 就有了如下特性：

　　1.它不能直接存取其 class 中的 nonstatic members。

　　2.他不能够被声明为 const、volatile 或者 virtual。

　　3.它不需要经由 class object 才被调用---虽然大部分时候他是这样被调用的！

　　一个 static member function 会被提到 class 声明之外，并进行 mangled 处理，这样就可以与其他的静态成员变量区别开来（所有的静态成员都是放在一个静态内存内）。