3.6 指向Data Membrs的指针

指向Data Members的指针有两个用处：第一，可以调查class members的底层布局；第二。可以用来决定class 中的accesss section的顺序。

考虑如下的Point3d的声明。其中有一个virtual function，一个static data member，以及三个坐标值：

class Point3d
{
public:
	virtual Point3d();
	//...
protected:
	static Point3d origin;
	float x,y,z;
};

每一个Point3d class object含有三个坐标值，依次为x，y，z，以及一个vptr。至于static data member origin，则将放在class object 之外。唯一可能因编译器的不同而不同的是vptr的位置。C++ Standard允许vptr被放在对象的任何位置：在起始处，在尾端，或是在各个members之间。然而实际上，所有编译器不是把vptr放在对象的头，就是放在对象的尾。

在一台32位机器上，每一个float是4bytes，所以我们应该期望针对z取地址的值应该是8或者12（如果vptr放在前面）。但是作者的机器却每次多1，针对三个坐标值对象布局中offset 0，4，8；如果vptr放在对象的前端，三个坐标值就是4，8，12。作者的机器却是1，5，9和5，9，13。（我的centos7 64bit测试的结果是0x08，0xC，0x10，vptr占8bytes，就如侯杰老师所说，他在Microsoft Visual C++5.0测试中为4，8，C一样,原因可能编译器做了特殊处理，其道理对于empty virtual base class想接近）。

多一字节为了区分“没有指向任何data member”的指针，和一个指向指向“第一个data member”的指针。例如：

float Point3d::* p1 = 0;
float Point3d::* p1 = &Point3d::x;

if(p1 == p2)
{
	cout << "p1 & p2 contain the same value ==";
	cout << "they must address the same member!" << endl;
}

为了区分p1和p2，没一个真正的member offset值会被加上1，因此bi俺一起或使用者都必须记住，真正使用该值指出一个member之前，请先减掉1。

对于nonstatic data member取地址将会得到它在class中的offset，取一个“绑定于真正class object身上的data member”的地址（和static data member的地址），将会得到member在内存中真正的地址。

在多重继承下，若要将第二个（后继）base class的指针，和一个“于derived class object绑定”的member结合起来，那么将会因为“需要加入offset”而变得相当复杂。

struct Base1{int val1};
struct Base2{int val2};
struct Derived: Base1,Base2{...};

void func1(int Derived::* dmp,Derived* pd)
{
	//期望第一个传进来是一个指向Derived class 之 member的指针
	//如果传进来的是一个指向base class 之 member会怎样？
	pd->*dmp;
}

void func2(Derived* pd)
{
	//bmp将成为1
	int Base2::*bmp = &Base2::val1;
	
	//但是在Derived中，val2 == 5
	func1(bmp,pd);
}

当bmp被视为func1的第一个参数时候，它会因介入的base1 class大小而调整，否则func1的这样的操作pd->*dmp将存取的是val1，而非程序员所以为的Base::val2。要解决这个问题，必须：

func1(bmp + sizeof(Base1),pd);

//不保证bmp不是为0，所以
func1(bmp ? bmp + sizeof(Base1) : 0,pd);

“指向Members的指针”的效率问题

下面的测试数据，在3D坐标点的各种class 的实现方式下，使用“指向member的指针”所带来的影响。一开始的例子并没有继承关系，第一个例子要取得一个“已绑定的member”的地址：

float* ax = &pA.x;

//然后赋值操作
*bx = *ax - *bz;
*by = *ay + *bx;
*bz = *az + * by;

第二例子针对三个members，取得”指向data members之指针“的地址：

float Point3d::*ax = &Point3d::x;

//然后赋值操作
pB.*bx = pA.*ax - pB.*bz;
pB.*by = pA.*ay + pB.*bx;
pB.*bz = pA.*az + pB.*by;

3.6 指向Data Membrs的指针

未优化的结果如图，为每一个”member“加上一层间接操作（经由已绑定的指针），会使执行时间多出一倍不止。以”指向member的指针“来存数据，再一次几乎用掉了双倍的时间。要把”指向member的指针“绑定到class object身上，需要额外的把offset减1。

针对继承对于“指向data member的指针”所带来的效率影响。

第一个例子，独立的Point class被重新设计为一个三层的单一继承，每一个class 有一个member。

第二个例子，仍然是三层单一继承，但导入一层虚拟继承：Poin2d虚拟派生自Point。结果，每次对Point::x的存取，将是对一个virtual base class data member的存取。

最后一个例子，实用性很低，加上第二层虚拟继承，使Point3d虚拟派生自Point2d。测试结果如下：

3.6 指向Data Membrs的指针

由于被继承的data member是直接存放在class object之中，所以继承的引入一点也不会影响效率。虚拟继承索带来的主要影响是，它妨碍了优化的有效性。每一层的虚拟继承都会导入一个额外的层次间接性。每次存取Point::x，像这样：

pB.*px;

//转换成如下
&pB->_vbcPoint + (bx - 1);

//而不是如下
&pB + (bx -1);

额外的间接性会降低“把所有都搬移到缓存器中执行”的优化能力。

3.6 指向Data Membrs的指针

“指向Members的指针”的效率问题

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