C++对象的内存分析（5）

前言

    前面4节我们已经完成了对4种C++对象布局的分析，本文试图覆盖更多的，常见的C++面向对象的概念。所以，最后2节将继续阐述2个主题：接口和抽象类以及构造函数、虚构函数和虚析构函数。

接口

    这里我准备只主要阐述接口，而不谈一般的抽象类。因为在C++中，是没有“接口”这种类型的，所有的接口事实上是定义为纯抽象类。所谓纯抽象类，就是没有 成员变量，没有实现了的函数，只有纯虚函数的抽象类。我相信，理解了接口这种特殊的抽象类，再去理解一般的抽象类是很容易的。

    来看一个例子，我们有接口IAnimal来表示一般的动物行为，代码如下：

class IAnimal
{
public :
    virtual void Eat()=0;
    virtual void Move()=0;
    virtual void Sleep()=0;
};

    这个接口在内存中的布局可以看作下图中的样子：

 

    接口在内存中的布局可以看作一个虚函数指针指向一个虚函数表，虚函数表中的所有元素指向的地址为0，因为所有纯虚函数都没有被实现。

    上面的描述只是为了大家理解方便，事实上这种说法是很不准确的。因为，一个接口是绝对不能被构造的，这一点很重要。接口中的纯虚函数都没有被实现，如果允许构造他们，那么在调用这些方法的时候，将造成非法访问异常。

    我们的问题来了，既然接口不允许被构造，那么我们为什么经常看到各种接口类型的对象呢。很简单，这些接口类型的对象都是由从该接口继承的子类对象通过类型 转换而来的。在子类中，我们需要实现接口的所有方法，否则，该子类仍是一个抽象类。下图中，我们描述了继承了IAnimal接口的Horse类的内存结构 图，这个类还继承了IVehicle接口：

    关于Horse类如果进行指针调整，怎么转换为IAnimal接口类型，并实现多态特性的，我们在前面的章节中不止一次涉及到，即使是接口，也没有什么不同，我们这里不打算再重复。

    下面，我们要谈的是，为什么我们要使用接口呢？ 由于本文主要研究的是对象的内存布局，所以，关于这个涉及设计模式的主题，我只准备简单的讲述，这个主题太大了，因此我只希望下面的描述能给你一些关于接 口应用场景的灵感。我们经常听到关于接口的描述是“只要实现了某某接口，对象就能实现某某功能/流程”，或者“就能被某某方法/模块调用来实现某某功能 /流程”。 我们来看下面的代码：

void AnimalHappyDay(IAnimal* animal)
{
    animal->Eat();
    animal->Move();
    animal->Sleep();
}

   类似的，我们要说，任何类只要实现了IAnimal接口，AnimalHappyDay函数就可以调用该类的对象，来实现动物快乐的一天！我们不用关心这 个类是猫，狗还是独角兽，不用关心它是否还实现了其他的接口，不用关心它是直接实现IAnimal接口的，还是间接的。他们只有一个共同点，就是实现了 IAnimal接口。那么，它就可以被AnimalHappyDay函数调用，Eat，Move，Sleep，来实现动物快乐的一天这个功能。

    一个接口，应该是最小粒度的。所谓最小粒度，首先，它没有任何的实现，只是用来描述一种标准的调用规范，完全由子类去实现它。其次，它只包含实现流程需要 的最小的方法集合，比如，我们在IAnimal接口中不应该加入Grow方法，因为AnimalHappyDay流程不需要该方法，如果我们加入Grow 方法，所有继承IAnimal的类就不得不去实现它。应该把Grow方法放在其他接口中，比如ILIfe接口，这个接口中或许定义了Both，Dead方 法，用来实现动物的生命周期，类作者可以选择是否要去实现该接口。