抛砖引玉篇--member function
/ --*-- 2018.7.27 --*-- /
摘要：论述了C++对象模型中的member function，
包括member function的类型及其在对象模型中所充当的角色，还有各function的执行效率。
%note：c语言是面向过程的语言，代码重点在于如何高效的完成某个步骤。
c++是面向对象的语言，除了效率，也注重代码本身的架构，
力求在代码效率和可重用性、可扩展性之间寻求一个平衡点。
% c++支持三种类型的member function：
static、nonstatic function， virtual function。
% nonstatic member-function：对nonstatic data member进行函数封装，执行操作方法。
nonstatic member-function的执行效率并不比nonmember function的差，
nonstatic member-function最终也被编译器处理成弄nonmember function，
过程如下：
@1. 修改其signature，以插入一个额外参数：this指针。
@2. nonstatic-member function对nonstatic data member的操作由this指针直接完成，
这一点比nonmember function的传参高效。
@3.对函数进行 name-mangling， 确保函数名称是独一无二的。
% name-mangling技术提供了一种确保data member和member function名称独一无二的方法，使用到的地方有：
@1.函数重载时，函数名称加上参数列表；
@2.基类和派生类中有相同member时，变量名加上类名；
name-mangling技术是c++实现作用域的一种方法？
% virtual member-function：
是实现C++“多态”特性的关键所在：如何由class base指针调用derived class object的virtual member-function。
其中：
ptr是this指针， vptr是指向虚函数表的指针。
虚函数表存放的是虚函数的函数指针，通过索引1得到该指针，并传进this指针。
虚函数也会被name-mangling。（考虑·一个抽象基类有多个derived class时）
note：virtual member-function通过vptr指针间接引用，所以在效率上是比较低下的，
但它确是c++多态的基本实现技术。
%static member-function：
note： static member-function为操作static data-member提供了方法，
但其没有传进this指针，所以：
##1.static function不能nonstatic data member；
##2.static function 不可能同时为const function；
可见，static-member function并没有传进this指针。
virtual member-function：
virtual function的一般实现模型：
每个含有虚函数的类拥有一张virtual table，用于存储virtual function的函数指针，
每个基类的对象都有一个vptr，指向virtual table。
note：polymorphism -- 通过base class指针可以调用derived class object的virtual function？
当发生继承时：
当有以下调用发生时（ptr是一个基类指针）：
在编译期，编译器的工作是：
@1.通过ptr找到对象的vptr，
@2.通过vptr找到virtual table，并找到z（）在virtual table中位置
在执行期，根据编译期找到的z（）所在的位置，执行实际的函数。
在单一继承情况下，virtual function模型即容易实现，而且有效率。
但在多重继承的情况下的支持就不是很完美了。
note：单一继承时： base class object和derived class object所在内存地址空间的首地址是相同的，
所以base class指针可以直接找到vptr，
但多重继承时，base class object和derived class object所在内存空间的首地址可能存在一定的offset，所以需要先对指针进 行调整。
% 函数执行效率：
inline function：避免了函数调用，同时也增加了编译器优化的机会。
nonmember function、nonstatic-member function、static-member function
这三者的效率相当。
virtual member function：多了一层间接引用，效率最低。
% friend function:
：c++的封装特性，要求data member对外屏蔽，只能通过公共的member function进行操作。
但有时候member function满足不了需求，例如：
对nonstatic member-function总是得通过对象调用。
对static member-function又无法操作nonstatic data-member。
##所以，需要提供另外一种特殊的方法可以访问到data-member。
% inline函数：为效率而存在（空间换时间），是C语言宏函数的进化。
note：可见定义的inline函数，并不一定会被实现，编译器会进行判断是否实现为inline。
%在inline扩展期间，每一个型参都将被相应的实参所替代。
可分三种情况讨论：
@1.对于“会带来副作用的实参”，先引入临时变量，对实参进行求值操作， 再完成替换。
避免了在执行期间，对实参进行重复求值的操作。
@2.对于常量表达式，将常量代入，直接执行inline函数体内的操作，并得到结果。
@3.除了上面两种情况以外的普通形参，直接替换。
example：
##1.
##2.
##3.
% inline中的局部变量
##1.
##2.
##3.
note：定义在类申明体中成员函数都是inline函数。
参考书籍：《Inside The C++ Object Model》