Function 语意学

C++支持三种类型的member functions: static、nonstatic和virtual，每一种类型调用方式都不相同。

一 nostatic members functions

1 调用方式

   C++的设计原则之一就是：nonstatic member function知识和一般的nonmember function有相同的效率。因此：

    nonstatic member function被编译器内化为nonmember function的形式，且含有一个this（A *const this）指针成员。 

转化步骤如下：

① 改写函数的signature以安插一个额外的参数到member function，该参数即 this指针。

non-const nonstatic member增加：A *const this; const nonstatic member增加： const A *const this.

② 将每一个“对nonstatic data member的存取操作”改为经由this指针来存取。

③ 将member function重写成一个外部函数，对函数名称进行“name-mangling"处理，使它在程序中称为独一无二的词汇。

2 指向这类成员函数的指针

    取一个nonstatic member function的地址，如果该函数是nonvirtual，得到的结果是它在内存中真正的地址，然而这个值也是不完全，它也需要被绑定于某个class object地址上，才能够通过它调用该函数。所有的nonstatic member function 都需要对象的地址（以参数this 指出）。

二 static member function

1 调用方式

    static member function被编译器转化为nonmember function的形式，且不含this指针成员。

static member function的主要特性就是它没有this指针，以下的次要特性统统根源与其主要特性：

① 它不能直接存取其class中nonstatic members

② 它不能被声明为const,volatile或virtual。

③ 它不需要经由class object才能调用--虽然大部分时候它是这样调用的。

2 指向这类成员函数的指针

    取一个static member function地址，获得的将是其在内存中的位置，也就是地址。由于没有this指针，所以其地址的类型并不是一个指向”class member function “ 指针，而是一个”nonmember“ 函数指针。

三 virtual member functions 

调用方式：

1 virtual function的一般实现模型：① 每一个class有一个virtual table，内涵该class 之中有作用的virtual function的地址，②然后每个object有一个vptr，指向virtual table的所在。

2 ptr->z(); z()是虚函数，我们在执行期需要知道：

① ptr所指对象的真实类型，这可使我们选择正确的z()实体。（表示类型信息的字符串或数字）

② z()实体位置，以便我们能够调用它。通过虚函数指针（指向虚函数表）+该函数表格索引值。

3 virtual table中虚函数地址如何构建起来。

    在C++中，虚函数地址可以在编译时期获得，此外，这一组地址是固定不变的，执行期不可能新增或替换之。由于程序执行时，表格的大小和内容都不会改变，所以其建构和存取皆可以有编译器完全掌握，不需要执行期任何接入。

4 执行期如何找到编译器备妥的那些虚函数的地址？

 ① 为了找到表格，每一个class object 被安插一个有编译器内部产生的指针（vptr虚函数表指针），指向表格。

 ② 为了找到函数地址，每一个虚函数被指配一个表格索引值。

    这些工作都由编译器完成，执行期要做的，只是在特定的virtual table slot(记录着virtual function的地址)中激活virtual function。

ptr->z();被转换为：

（*ptr->vptr[4])(ptr);

5 多重继承下的virtual function

    在多重继承下，虚函数复杂度围绕在第二个及后继的base classes身上，以及必须在执行期调整this指针这一点。

6 虚拟继承下的virtual function

2 指向这类成员函数的指针

①对一个虚函数，其地址在编译时期是未知的，所能知道的仅是虚函数在其相关之虚函数表中的索引值。也就是说，对一个virtual member function 取地址，所获得的只是一个索引值。

②多重继承下，指向member function的指针

    为了让指向member function的指针也能支持多重继承和虚拟继承，专家设计了下面一个结构体：

struct _mptr{
    int delta;//增量，多重继承下调整this指针用
    int index;//虚函数表中某个虚函数的索引值
    union{
        ptrtofunc faddr;//nonvirtual member function地址
        int v_offset;//一个virtual（或多重继承中的第二或后继的）base class的vptr的位置。

    };
};