Б. Страуструп - Дизайн и Эволюция C++. 2006 (1160775), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Часть с(е1са необходима потому, что, коль скоро чсЬ1 найдена, должна быть вызвана функция именно из того подобъекта, где она определена. Например, при вызове д() для объекта с нужно, чтобы указатель сЬ1в был направлен на подобъект В объекта С, тогда как при вызове й ( ) для с нужно, чтобы сЬ1в указывал на весь объект с. Модель размещения объекта в памяти ';ИфффЯЯЩ ....>. чгЬ[длнх но: оетса (в) рЬ— Рнс. 12.6 Если объект размещен в памяти, как предложено выше, то вызов чоьд 11(В* рЬ) ( рЬ->Г(2); можно реализовать, например, таким кодом 1* сгенерированный код *1 чСЫ еноту* чг = арЬ->чГЫ [Ьооех(г)); (*чс->Гсс)((В*)((синг*)рь+че->де1гн),2]; Такую стратегию я применял в первой реализации множественного наследования в С[гонь Ее достоинство в том, что она легко выражается на С и, следовательно, переносима.
К тому же в сгенерированном коде нет ветвлений, а значит, он эффективно выполняется на машинах с конвейерной архитектурой. Возможен и другой подход, при котором в таблице виртуальных функций не надо хранить дельту для указателя ЬЬг з; вместо этого хранится указатель на исполняемый код.
Если корректировка ЬЬгз пе требуется, то указатель на чсЬ1 в действительности указывает на экземпляр выполняемой виртуальной функции; если же ЬЬгз нужно подправить, то хранящийся в чсЬ1 указатель содержит адрес кода, который его корректирует, а затем выполняет нужный экземпляр виртуальной функции. При такой схеме объявленный выше класс С будет представлен, как показано на рис. 12.7. Данная схема обеспечивает более компактное хранение таблиц виртуальных функций.
Кроме того, если дельта равна О, обращения к виртуальным функциям происходят быстрее. Заметим, что при одиночном наследовании дельта всегда равна О. Передача управления после модификации в случае ненулевой дельты может привести к сбою в работе программы, если она осуществляется на машинах с конвейерной архитектурой, но такие затраты зависят от конкретной аппаратуры, так что общего решения не существует.
Недостаток этой схемы в меньшей переносимости. Например, не на всех машинах возможен переход внутрь тела другой функции. Код, корректирующий указатель ЬЬгз, обычно называют шлюзом (г!)цпй). Это название восходит к первым реализациям А!по[60, где такие небольшие фрагменты кода применялись для реализации вызова по имени. Множественное наследование д«1с« (в~ до со с::г Р о. 1г,т Когда я проектировал и реализовывал миожествешюе наследование, мие были известны только две описанные стратегии. Для проектироваиия языка оии почти эквивалентиы, ио у реализапии с помощью шлюзов есть одно полезное свойство: она не влечет никаких расходов времени и памяти в случае одиночного паслсдова»ия, а зто в точности согласуется с правилом нулевых издержек (см. раздел 4.5).
Обе стратегии реализапии обеспечивают приемлемую производительность во всех изученных мною случаях. 12.4.1. Размещение в памяти объекта виртуального базового класса Почему виртуальный базовый класс был назван именно так? Часто я ухожу от ответа, отшучиваюсь, что «виртуальиый» вЂ” значит «волшебиый», и приступаю к более важным вопросам. Однако есть объяснение и получше.
Оио родилось в спорах с Дугом Макилроем задолго до первой публичной презентации миожествеииого иаследоваиия в С++. Виртуальная функция — это функция, которая отыскивается с помощью косвенного вызова через объект. Аналогично объект, представляющий виртуальный базовый класс, ие имеет фиксированного места в производиых от него классах и, стало быть, тоже должен находиться с помощью некоторой формы косвенности. Кроме того, базовый класс определяется как иеимеиоваииый член. Поэтому, если бы были разрешены виртуальные члеиы-даииые, виртуальный базовый класс являлся бы примером такого члена. Я хотел реализовать виртуальные базовые классы именно в таком стиле.
Например, если есть класс х с виртуальным базовым классом у и виртуальной функцией 1, в результате получается то, что изображено иа рис. 12.8, вместо «оптимизироваииой» реализации в С1гопг (см. рис, 12.9). На этих рисунках дХ:: 1гоЬ1 — смещение объекта, представляющего в Х часть, отиосящуюся к виртуальному базовому классу ч. Первая модель является более чистой и общей. Оиа требует при выполнении чуть больше времени, чем «оптимизироваииая» модель, зато экоиомит память. Виртуальные члены-данные — одно из тех расширений С++, которые пользователи часто просят ввести. Обычно автор предложения хочет иметь «статические виртуальные данные», «коистаитиые виртуальные данные» или даже «коистаитиые статические виртуальные данные».
Однако, как правило, при этом имеется в виду Модель размещения объекта в памяти ЩффффЯЩП всЫ: ьх::г " ., х::г: ьх: лоьз Рис. )г.в тсЫ Р .)гр одно конкретное применение: идентификация типа объекта во время исполнения. Есть и другие способы добиться такого результата (см. раздел 14.2). с1авв А : рпЫгс тггкпа1 сошр1ех ( /* ... */ ); с1авв В : риЫгс тсгкпа1 сошр1ех ( /* ... */ с1авв С: риЫгс А, рпЫ1с В ( /* ... */ ); чо1с) 1(сошр1ех* р1, сошр1ех* р2, сошр1ех* рЗ) ( (А*) рг; (А*) р2; (А*] рЗ; ) // ошибка; нельзя приводить из типа виртуальной базы // ошибка; нельзя приводить из типа виртуальной базы ошибка: нельзя приводить из типа виртуальной базы Если имеется вызов тогб д() ( 1(пеи А, пен В, пен С); ) то объект сошр1ех, на который указывает р1, вряд ли окажется в той же позиции относительно А, как и сошр1ех, на который указывает р2.
Следовательно, приведение от 12А.2. Виртуальные базовые классы и приведение типов Иногда пользователи «дивляются, почему свойство «быть виртуальным базовым классом» является атрибутом наследования, а не самого базового класса. Дело в том, что в описанной выше модели размещения объекта в памяти не хватает информации для нахождения производного класса, когда имеется указатель на один из его виртуальных базовых классов; нет «обратного указателя» на объемлющие объекты. Например: ИБИИИИИИ Множественное наследование типа виртуального базового класса к типу производного класса требует некоторого действия во время выполнения, основанного натой информации, которая хранится в объекте базового класса.
Но в объектах простых классов такой информации не может быть при заданных ограничениях на размещение в памяти. Если бы я относился к приведениям типов с меньшей осторожностью, то счел бы невозможность приведения от типа виртуального базового класса более серьезным недостатком. Так или иначе, классы, доступ к которым производится через виртуальные функции, и классы, где просто хранится несколько элементов данных, чаше всего являются наилучшими кандидатами на роль виртуальных базовых классов. Если в базовом классе есть только члены-данные, не следует передавать указатель на него, как на полный класс.
Если же, с другой стороны, в базовом классе есть виртуальные функции, то их можно вызывать, В любом случае в приведении типа не должно возникать необходимости. Ну, а если без приведения типа от базового к производному классу все-таки не обойтись, оператор г1упагайс сазг. (см. раздел 14.2.2) решает проблему для базовых классов с виртуальными функциями. Обыкновенные базовые классы занимают одну и ту же позицию во всех объектах данного производного класса, и зта позиция известна компилятору. Поэтому указатель на обыкновенный базовый класс можно приводить к типу указателя на производный класс без каких-либо дополнительных проблем или затрат. Если бы было введено требование о том, что всякий «потенциальный виртуальный базовый классь должен объявляться явно, то ко всем им разрешалось бы применять специальные правила, например добавить информацию, необходимую для приведения типа от виртуального базового класса к производному от него.
Если бы я решил сделать виртуальный базовый класс специальным видом класса, то программистам пришлось бы держать в голове две концепции: обыкновенного и виртуального классов, что неудобно. Вместо этого можно было пойти на дополнительные затраты, добавив информацию, необходимую только настоящему виртуальному базовому классу, во все объекты классов.
Но такой прием привел бы к заметным издержкам даже в тех приложениях, где виртуальные базовые классы не используются, а также возникли бы проблемы совместимости, относящиеся к модели размещения в памяти. Поэтому я разрешил использовать любой класс в качестве виртуального базового и согласился с запретом на приведение типов, сочтя его ограничением, присущим использованию виртуальных базовых классов. 12.5. Комбинирование методов Часто функция в производном классе использует функцию с тем же именем, определенную в одном из базовых классов. Этот прием называется комбинированием методов и поддерживается в некоторых объектно-ориентированных языках, но не в С++ (за исключением конструкторов, деструкторов и операций копирования).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
