Bagaimanakah model objek C berfungsi, termasuk fungsi maya dan warisan?

Bagaimana model objek C berfungsi, termasuk fungsi maya dan warisan

Model objek C adalah berdasarkan gabungan mekanisme kompilasi masa dan runtime untuk menyokong ciri-ciri seperti warisan, polimorfisme, dan enkapsulasi. Pada terasnya, ia bergantung kepada konsep kelas sebagai pelan tindakan untuk membuat objek. Setiap objek adalah contoh kelas, yang mengandungi kedua -dua data (pembolehubah ahli) dan kod (fungsi ahli).

Warisan: Warisan membolehkan membuat kelas baru (kelas yang diperolehi) berdasarkan yang sedia ada (kelas asas). Kelas yang diperoleh mewarisi ahli (data dan fungsi) kelas asas mereka, dan boleh menambah ahli mereka sendiri atau menimpa yang ada. Ini menggalakkan penggunaan semula kod dan mewujudkan hubungan "is-a". Sebagai contoh, kelas Dog mungkin mewarisi dari kelas Animal .

Fungsi Maya: Fungsi maya adalah fungsi ahli yang diisytiharkan dengan kata kunci virtual di kelas asas. Mereka membolehkan polimorfisme runtime, yang bermaksud fungsi yang betul untuk dipanggil ditentukan semasa runtime berdasarkan jenis sebenar objek, bukan jenis yang diisytiharkan. Ini penting untuk mencapai fleksibiliti dan kelanjutan. Mekanisme di sebalik ini adalah jadual fungsi maya (vtable) . Setiap kelas dengan fungsi maya mempunyai vtable sendiri, yang merupakan jadual penunjuk kepada fungsi maya yang dilaksanakan di kelas itu. Setiap objek kelas yang mengandungi fungsi maya mempunyai penunjuk tersembunyi (sering dipanggil VPTR) yang menunjuk kepada vtable kelasnya. Apabila fungsi maya dipanggil, runtime menggunakan VPTR untuk mencari fungsi yang betul dalam vtable.

Contoh:

 <code class="c  ">class Animal { public: virtual void makeSound() { std::cout makeSound(); // Calls Dog::makeSound() due to virtual function delete animal; return 0; }</code>

Dalam contoh ini, makeSound adalah fungsi maya. Walaupun animal diisytiharkan sebagai penunjuk Animal , fungsi makeSound yang betul (dari kelas Dog ) dipanggil semasa runtime kerana mekanisme vtable.

Apakah implikasi prestasi menggunakan fungsi maya di C?

Menggunakan fungsi maya memperkenalkan overhead prestasi berbanding fungsi bukan maya. Overhead ini berpunca dari beberapa faktor:

• Panggilan fungsi tidak langsung: Mengakses fungsi maya melibatkan tahap kecenderungan tambahan. Daripada terus melompat ke alamat fungsi, program mesti terlebih dahulu berunding dengan vtable untuk mencari penunjuk fungsi yang betul, kemudian melompat ke alamat itu. Ini menambah beberapa kitaran CPU.
• Saiz vtable dan overhead memori: Setiap kelas dengan fungsi maya memerlukan vtable, menambah jejak memori program. Vtable itu sendiri menduduki ingatan, dan setiap objek kelas dengan fungsi maya memerlukan VPTR, menambah saiz objek.
• Saiz Kod Peningkatan: Pelaksanaan fungsi maya boleh membawa kepada saiz kod yang sedikit lebih besar kerana keperluan untuk vtable dan mekanisme penghantaran runtime.

Walau bagaimanapun, overhed ini pada umumnya kecil dan sering diabaikan, terutamanya berbanding dengan manfaat polimorfisme dan pemeliharaan kod yang disediakan oleh fungsi maya. Penyusun moden menggunakan pelbagai teknik pengoptimuman untuk meminimumkan kesan prestasi fungsi maya, seperti inlining dan fungsi penunjuk. Kesan prestasi hanya penting apabila fungsi maya dipanggil dalam bahagian prestasi kritikal kod, dan walaupun itu, perbezaannya sering kecil kecuali fungsi itu dipanggil bilangan kali yang sangat besar.

Bagaimanakah warisan C mempengaruhi pengurusan memori dan saiz objek?

C warisan mempengaruhi pengurusan ingatan dan saiz objek dalam beberapa cara:

• Saiz Objek: Kelas yang diperoleh secara umumnya menduduki lebih banyak ingatan daripada kelas asas mereka kerana ia mengandungi semua pembolehubah ahli kelas asas, ditambah dengan pembolehubah ahli mereka sendiri. Saiz objek kelas yang diperolehi sekurang -kurangnya jumlah saiz kelas asasnya dan ahli -ahlinya sendiri, tetapi mungkin lebih besar disebabkan oleh padding untuk penjajaran ingatan.
• Susun atur memori: Susun atur memori yang tepat bergantung kepada pengkompil dan model warisan yang digunakan (tunggal, berganda, maya). Dalam warisan tunggal, ahli kelas asas biasanya datang terlebih dahulu, diikuti oleh ahli kelas yang diperolehi. Warisan pelbagai dan maya memperkenalkan kerumitan disebabkan oleh pertindihan ahli yang berpotensi dan keperluan untuk penunjuk kelas asas maya.
• Pengurusan memori: Apabila menggunakan warisan, pengurusan memori menjadi lebih rumit. Pemusnahan kelas yang diperolehi dipanggil selepas pemusnah kelas asasnya. Ini memastikan sumber yang diperuntukkan oleh kelas asas dibebaskan sebelum sumber kelas yang diperolehi. Kegagalan untuk menguruskan ingatan dengan betul dalam kelas yang diwarisi boleh menyebabkan kebocoran memori atau penunjuk menggantung. Penunjuk pintar (contohnya, unique_ptr , shared_ptr ) dapat memudahkan pengurusan memori dalam senario tersebut.
• Warisan maya: Warisan maya membantu mengelakkan masalah warisan berganda yang menyebabkan subobjects kelas asas berlebihan. Ia memastikan bahawa hanya terdapat satu salinan kelas asas maya dalam hierarki kelas yang diperolehi, walaupun jika pelbagai laluan warisan membawa kepada kelas asas maya yang sama. Ini membawa kepada peningkatan saiz objek dan kerumitan dalam susun atur objek kerana pengenalan penunjuk kelas asas maya.

Bolehkah anda menerangkan perbezaan antara penghantaran statik dan dinamik dalam konteks fungsi maya C?

Pengiriman statik dan penghantaran dinamik adalah dua cara yang berbeza untuk menentukan fungsi yang hendak dipanggil semasa runtime. Perbezaan utama terletak pada ketika keputusan dibuat:

• Pengiriman statik (mengikat awal): Pengiriman statik berlaku pada masa penyusunan. Pengkompil menentukan fungsi untuk memanggil berdasarkan jenis statik objek (jenis yang diisytiharkan dalam kod). Fungsi bukan maya sentiasa menggunakan penghantaran statik. Ini lebih cepat kerana panggilan fungsi diselesaikan secara langsung pada masa penyusunan.
• Dispatch Dinamik (mengikat lewat): Pengiriman dinamik berlaku pada masa runtime. Pengkompil menggunakan jenis runtime objek (jenis sebenar objek pada runtime) untuk menentukan fungsi mana yang hendak dipanggil. Ini dicapai melalui mekanisme vtable untuk fungsi maya. Fungsi maya sentiasa menggunakan penghantaran dinamik. Ini membolehkan polimorfisme, kerana fungsi yang betul dipanggil tanpa mengira jenis objek yang diisytiharkan.

Contoh yang menggambarkan perbezaannya:

 <code class="c  ">class Animal { public: void makeSound() { std::cout makeSound(); // Static dispatch: Calls Animal::makeSound() animal->move(); // Dynamic dispatch: Calls Dog::move() delete animal; return 0; }</code>

Dalam contoh ini, makeSound menggunakan penghantaran statik kerana ia bukan maya, sementara move menggunakan penghantaran dinamik kerana ia adalah maya. Ini menunjukkan bagaimana kehadiran (atau ketiadaan) kata kunci virtual menentukan mekanisme penghantaran.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah model objek C berfungsi, termasuk fungsi maya dan warisan?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!