对象
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封装成本
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- C++所有对象之间共享成员函数
- 每个非内联函数只产生一个函数实体
- 每个内联函数将在每个使用内联函数的地方都拥有一份副本

.. note::

    内联函数这个特征很好理解，毕竟内联函数是被复制到使用内联函数的地方，而不是按地址调用

C++ 封装后的成本主要是由虚有函数和虚有基类造成的：

- 虚有函数用于支持运行时绑定
- 虚有基类用来实现 ``多次出现在继承体系中的基类拥有单一、共享的实体``

此外，子类与非第一基类之间的类型转换也会造成额外成本

对象模型
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C++根据对数据成员（静态数据成员、非静态数据成员）和成员函数（静态成员函数、非静态成员函数）的处理方式不同，构成了不同的对象模型：

简单对象模型
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简单对象模型（Simple Object Model）中对象中只保存成员指针（数据成员指针和成员函数指针），此种情况下 ``对象的大小 = 指针的大小 x 指针的数量``。

.. image:: assets/简单对象模型.png

该对象模型降低了编译器的设计复杂度，代价是空间和执行期的效率。

这个模型并没有被应用于实际，但是为 ``指向成员的指针`` 提供了概念模型。


表格对象模型
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表格对象模型（Table-driven Object Model）中，将数据成员和成员函数各自储存在一张表格中，对象则持有这两张表格的指针。数据成员表格中保存着数据成员的实体，而成员函数指针则保存着成员函数的指针。

.. image:: assets/表格对象模型.png

这个模型没有被应用于实际，但是为 ``虚函数`` 提供了概念模型


C++对象模型
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C++对象模型（C++ Object Model）描述如下：

- 非静态数据成员储存到对象中
- 静态数据成员储存到对象之外
- 静态成员函数和非静态成员函数储存于对象之外
- 虚函数表的指针储存于对象之中

虚函数的支持方法如下：

#. 建立虚函数表（ :abbr:`vtbl (virtual table)` ）储存指向虚函数的指针
#. 在对象中建立指向vtbl的指针（vptr）。vptr的初始化和销毁由构造函数、析构函数、复制构造函数自动完成。
#. 对象关联的 :abbr:`类型信息对象 (type_info object)` 被储存到vtbl的首部（通常情况下）

.. image:: assets/C++对象模型.png

该模型的优点是空间和效率比较好，但是一旦类的非静态数据成员发生改变，整个软件代码必须要重新编译

C++继承模型
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#. 简单对象模型的继承模型

    简单对象模型可以通过添加父类指针来储存基类，优点是子类大小与父类无关，但是带来了空间和效率的开销。

#. 基于表格的继承模型

    通过构造 :abbr:`基类表 (base table)` 可以实现另一种继承模型，其特点为：

    - 基类表中包含指向基类的指针（多继承时包含多个基类指针）
    - 每个类对象都包含一个 ``指向基类表的指针（bptr）``

    其优点为无需更改类对象就可以更改基类，缺点是带来了储存空间和效率上的负担。

    .. image:: assets/基于表格的继承模型.png

C++编程范型
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C++支持三种编程范型：

#. 过程式编程
    例如：

    .. code-block:: cpp

      const char* boy = "Danny";
      char* p_son;
      ...
      p_son = new char[ strlen(boy) + 1 ];
      strcpy(p_son, boy);
      ...
      if(!strcmp(p_son, boy) take_to_disneyland(boy);

#. 抽象数据模型（ADT）
    抽象数据模型为用户提供借口，及内部计算过程隐而不提：

    .. code-block:: cpp

        string girl = "Anna"
        string daugher;
        ...
        daugher = girl; // operator=()
        ...
        if(girl == daugher) // operator==()
            take_to_disneyland(girl);

#. 面向对象模型（Object-Oriented model）
    面向对象模型通过抽象基类向外部提供接口，子类对接口进行实现。

    .. code-block::

        class Human{
        public:
            virtual void eat() = 0;
        };

        class Chinese: public Human{
        public:
            void eat() override {
                cout<<"Chinease eat"<<endl;
            }
        };

        class American: public Human{
        public:
            void eat() override {
                cout<<"American eat"<<endl;
            }
        };

    .. important::

        OO模型的多态依赖于指针（或引用）的间接处理，若使用非指针类型进行类型转换，很可能会丢失信息。因此，使用OO范型的话尽可能使用指针（或引用）。

        .. seealso::

           :doc:`../C++/类`

.. important::

    尽量使用一种范型，而不是混用范型