C++ 物件模型讀書筆記：佈局、虛函數、繼承與建構函數語意

核心概念

1. C++ 物件模型：語言直接支援 OO 的部分 + 實現機制
2. C 與 C++ 差異：C 面向過程，數據與函數分離；C++ 以 ADT 封裝數據與操作
3. 額外負擔來源：虛函數機制、虛基類（多重繼承共享單一實體）

成員佈局規則

• nonstatic 數據成員 → 類物件內部
• static 數據成員 → 所有物件外部（data segment）
• static/nonstatic 函數 → 類物件外部
• virtual 函數 → 每類一張虛表，物件含 vptr 指向虛表

關鍵機制

1. 虛繼承：基類在繼承鏈中無論派生幾次，僅存在一個實體
2. struct vs class：語義差異（資料萃取 vs ADT），編譯層面無別
3. 三大程式設計範式：過程式、ADT、OO
4. 指針本質：大小固定，類型僅告知編譯器如何解讀所指記憶體
5. 物件切割：派生類賦值給基類時，派生部分被切除

建構函數語意

• 無用戶定義建構函數 → 編譯器合成預設建構函數（僅初始化基類與成員物件，不初始化非靜態數據）
• 內聯函數有靜態連結，過複雜會合成非內聯實體
• 含類物件成員 → 建構函數自動調用各成員建構函數
• 拷貝建構函數：預設逐位元拷貝，用戶可自定義
• 成員初始化列表：按成員宣告順序初始化，編譯器置於用戶代碼前

類大小影響因素

1. 語言額外負擔（vptr 等）
2. 編譯器優化（空類佔 1 byte 確保唯一位址）
3. 對齊限制（32 位機通常 4 byte 對齊）

靜態數據成員無論多少物件僅一份實體。