1.3 对象的差异

1.    C++ 程序设计模型直接支持三种程序设计典范（programming paradigms）

（1）程序模型（procedural model）

如字符串的处理，可用使用字符数组，及 str* 函数集。

（2）抽象数据类型模型（abstract data type model）

该模型所谓的“抽象”适合一组表达式（pubic 接口）一起提供，而运算定义仍隐而未明。

（3）面向对象模型（object-oriented model）

此模型中有一些彼此相关的类型，通过一个抽象的 base class 被封装起来。

2.    注意

（1）以一种paradigm 写程序，有助于整体行为的良好稳固，而混用的话，可能带来让人惊吓的结果，特别在没有谨慎处理的情况下。

（2）案例分析

// base class object
Library thing1;

// derived class object
Book book;

// book 被裁剪了，定义的运用是 ADT paradigm
thing1 = book;

// 调用的是 Library::check_in()
thing1.check_in();

// 正确的做法，是 OO paradigm
Library &thing2 = book;

// 调用的是 Book::check_in()
thing2.check_in();

（3）可以直接或间接处理继承体系中的一个 base class object，但只有通过 pointer 或 reference 的间接处理，才支持 OO 程序设计所需的多态性质。

（4）原则上，被指定的 object 的真实类型在每一个特定执行点之前，是无法解析的，通过 pointer 或 reference 的操作才能完成。

（5）在 ADT paradigm 中程序员处理的是一个拥有固定而单一类型的实体，在编译时已经完全定义好了。

（6）案例分析

// px 或 rx 是 Library object 或 subtype
Library *px = retrieve_some_material();
Library &rx = *px;

// dx 只能是 Library object
Library dx = *px;

3.    C++以下列方法支持多态

（1）经由一组隐含的转化操作。

例如把一个 derived class 指针转化为一个指向 public bass type 的指针。

shape *ps = new circle();

（2）经由 virtual function 机制。

ps->rotate();

（3）经由 dynamic_cast 和 typeid 运算符。

circle *pc = dynamic_cast< circle* >(ps);

4.    需要多少内存才能够表现一个 class object

（1）nonstatic data members 的总大小。

（2）任何由于 alignment 的需求而填补 padding 的空间。

（3）为了支持 virtual 而由内部产生的任何额外负担。

5.    指针的类型（the type of a pointer）

（1）“指向不同类型的指针”间的差异，不在其指针表示法不同，也不在其内容不同，而是在其所寻址出来的 object 类型不同。

（2）“指针类型”会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存内容及其大小。

（3）一个类型为 void* 的指针只能够含有一个地址，而不能够通过它操作所指 object，因为不知道所涵盖的地址空间。

（4）cast 其实是一种编译器指令，大部分情况下并不改变一个指针所含的真正地址，只影响“被指出的内存的大小和内容”的解释方式。

6.    加上多态之后（adding polymorphism）

（1）pointer 或 reference 都只需要一个 word 的空间（32位机上是 4 bytes）。

（2）案例分析

// class Bear : public ZooAnimal
Bear b;

ZooAnimal *pz = &b;
Bear *pb = &b;

// virtual void rotate();  ZooAnimal::rotate
pz->rotate();

pz 的类型在编译时决定：

a.    固定的可用接口。pz 只能调用 ZooAnimal 的 public 接口。

b.    接口的 access level。

在每个执行点，pz 所指的 object 类型决定 rotate() 所调用的实体。

（3）一个 pointer 或 reference 之所以支持多态，是因为它们不会引发内存中任何“与类型有关的内存委托操作”，会受到改变的只是所指内存的“大小和内容的解释方式”。

（4）C++ 也支持具体的 ADT 程序风格，被称为 object_based（OB）。

a.    例如 String class，一种非多态的数据类型，可用展示封装的非多态形式，不支持类型的扩充。

b.    一个 OB 设计可能比一个对等的 OO 设计速度更快而且空间更紧凑，但比较没有弹性。速度快是因为所有函数引发操作都在编译时完成，对象构建起来时不需要设置 virtual 机制。空间紧凑是因为不需要为了支持 virtual 而需要的额外负荷。