这本书毕业时就有耳闻，买来之后发现以当时的水平根本看不下去，现在陆续把基本c++有关的书都读了之后，是时候补一下这本书了。 购于2019.2.28
与C的关系
第一章提到c++为了与c兼容费了不少劲，如class和struct，二者在底层被视为同类，除了访问级别的区别，更多的是我们想要一个什么样的数据结构。
C中一些对struct的操作到了c++可能会失效。如在struct的末尾声明一个单元素的数组，在分配内存的时候可以按需多分配任意那个数组类型大小的内存，达到“柔性数组”的目的。 其原理是利用了c允许访问超出数组大小的元素，而在struct末尾多分配的内存保证是连续的，因此我们可以按自己的需要去分配和访问。 但到了c++情况就不同了，因为class内存的布局和public、protect、private的位置有关，只有在同一个acess section内的成员，才保证其在内存中按顺序分布，不同的section中的成员是不确定的。
默认构造
没有任何参数，或所有参数都有默认值的构造称为默认构造。 第二章提到编译器只在自己需要的时候为class生成默认构造，但并不会帮用户初始化成员变量，除非是class类型且也存在默认构造的成员。 一共有4中情况编译器会生成，具体的就不列出了，重点是是否为编译器所需，比如自身或基类包含虚函数的类，需要一个vptr来指向vtbl，那么这个vptr的初始化就需要有地方去完成（在所有的构造函数中）。 如果用户未定义任何构造函数，编译器就会生成一个默认构造来做这些事。 除此之外编译器并不会为我们合成，因为并不需要。
拷贝构造
2.2一直在讨论编译器什么时候不会执行bitwise copy，换句话说只要条件允许，编译器便会去执行类似memcpy的操作，因为这样效率最高。
与默认构造类似，拷贝构造会在编译器需要的时候生成，如需在子类对象赋值给基类对象时，需要保证基类的vptr仍然指向基类的vtbl而不是子类的。
类似这样的情况便不能进行bitwise copy。
需要注意的是，要进行bitwise copy，条件是拷贝构造必须为trivial，也就是说必须由编译器判断当前没有额外的事情需要处理，且用户也没有定义拷贝构造时。
只要用户定义了拷贝构造，就会被视为nontrivial，除非让它 = default。
返回值优化
NRV（named return value）优化，指的是函数内部返回一个有名字的局部变量所作的优化。 原因是局部变量要经过构造、拷贝、销毁三个过程，而如果可以直接在需要的地方构造返回结果，便可以省掉额外的拷贝和销毁操作。 经查早期的编译器以用户是否定义了拷贝构造为依据，判断是否需要使用NRV优化，如果是，则为函数生成一个隐式的返回值类型参数，直接进行构造和操作。
这可能引起另一个问题，用户希望在拷贝构造中做一些事情，以相应的方式写代码，而编译器为了优化将这个过程跳过了。
RVO（return value optimization）
新c++标准下的返回值优化，在这本书写的时候还没有这个说法，通常只会使用NRV优化。
第三章——Data
一个什么都没有的空类，随其sizeof的大小是多少？好像之前有个面试问到了这个问题，当时我以为是0，其实不然。
答案是1，因为地址是以字节为单位，为了区分每个对象的地址，至少要有1个字节，对空的类，编译器会在其中加入一个char成员占用1字节。
通常来说继承一个空类的子类也会继承到这1个字节，然而有一种情况编译器不会为子类增加这1字节，称为empty virtual base class处理，
即一个类作为基类被virtual继承时，子类中会存在一个指针指向基类的subobject或一个表，占用4个字节（据操作系统），此时并不需要额外再增加一个字节来占位，如果没有这个处理，4+1再加上对齐就需要占用8字节。
继承下的内存布局
基类和子类的成员在类中会分开进行内存对齐，即子类的成员并不会去填补基类中因为对齐而多占用的内存空间。 例如基类有一个char，子类有另一个char，那么子类将占用8字节，因为分别发生了对齐。
这样做的原因是在发生拷贝的时候，由于基类指针可以指向任意子类对象，拷贝的时候要保证基类的数据被正确覆盖。 如果子类的成员占用了基类的内存，那么在一个基类对象向子类对象拷贝时，其子类的成员数据会被未定义的内存覆盖（参阅书中第88页3.4节）。
多继承
若一个类继承两个不相干的基类，那么这两个基类的成员会按先后顺序在这个子类的内存中存储。 当把子类对象的地址赋值给后面那个基类的指针时，需要进行偏移才能得到正确的地址，因为地址的前端已经被另一个基类占据。 谁能想到还要处理这种事，只能说编译器承担了太多。
而当指针赋值时情况又不一样，因为指针存在为空的情况，如果为空则不需要进行偏移直接设为0就行，否则会从0进行另一个基类大小的偏移得到未知的地址。
虚继承
虚继承是为了解决在多继承时多个基类间有一样基类的情况，即菱形继承。 与使用虚函数表类似，发生虚继承使用一个指针指向基类的地址，这样在多继承时，如果存在相同类型的基类，它们的指针就会指向同一块内存。 为了优化访问的效率，可以像虚函数表那样建立一个virtual base class表，再进一步，可以直接使用虚函数表的指针，只需在反方向存储基类地址的offset即可，然后在需要获取的时候使用负索引。 offset是相对于当前类型的地址偏移，基类和子类占用的内存是连续分布的，因此可以直接把指针移过去。
指向成员变量的指针
这东西我之前都不知道，声明一个指针指向一个类的成员变量（int ClassName::*mptr），它本质上是这个成员在类中的偏移量，因此使用的时候必须带上对象，否则只靠偏移量无法获取数据（obj.*mptr）。
为了区分不指向任何成员的指针和指向第一个成员的指针（都是0），成员的偏移都会加上1（现代编译器似乎会像我们隐藏这个处理，不需要额外关心这个1了。
多继承发生时（真是麻烦的特性），多个基类中的数据会影响成员在内存中的偏移，因此编译器需要对每个占用了前面内存位置的基类做一个额外偏移，才能得到最终那个成员最终的正确偏移，同时还要防范空指针。
第四章——函数
static成员函数由于没有也不需要this指针，但它依然是该类的成员，为了和外界的函数所区分，同时保证调用的效率，编译器会为其生成一段特殊的名字，就像其他成员一样。
单继承情况下，要实现多态，只需在编译期为每个虚函数在虚函数表中指定一个索引，运行时通过vptr和索引就可以获取到正确的函数地址进行调用。
多继承发生时，成员虚函数的调用除了查表之外，还要将this指针进行偏移，以让其指向正确的类型，偏移量的大小delta可能作为数据的一部分存储在虚函数表中
成员函数的指针，如果指向的是一个普通函数，则是一串真实地址，但同样需要对象的信息才能正常调用，因为需要this指针。 而如果指向的是一个虚函数，则是一个索引，用来在虚函数表中找到正确的函数地址。 为了区分上面两种情况，可以用一个结构包含索引（index）、函数地址（faddr）和this的偏移（delta），代价就是每次调用都要进行一次判断是否索引有效，且会创建一个结构体对象。
第五章——构造、析构、拷贝
编译器会自动对构造进行扩充，进行初始化initialization list中的成员变量（以声明顺序）、调用成员的默认构造（如果存在）、初始化vptr、调用基类的构造（以声明顺序）等。 同理，析构时会对成员对象调用析构函数。
虚继承发生时，通常意味着会发生多继承，且存在共享基类的情况，此时构造中就不能无脑对基类进行构造，可能就会出现重复构造。 书中（5.2）给出的做法是在最深层（most derived）的派生类中进行虚基类的构造，因此构造中需要进行是否是most derived的判断，如果判断通过才进行虚基类的构造。 除此之外，拷贝赋值操作符也存在类似的问题，编译器可能为我们生成操作符实现，调用基类的版本，但虚继承发生时，就可能出现重复调用的情况。 果然多继承不是一个好特性，要考虑的事情太多了。能不用尽量别用。
vptr初始化
在构造中调用的虚函数，最多只能是这个类的实现，而调用不到子类的实现。 这是因为构造的顺序是由内而外、由根源到末端，只有当一个构造函数执行之后，这个对象才被构造完毕。 这是个老生常谈的话题了，面试的时候也作为八股经常会问。
为了达到控制构造中可能的虚函数调用，编译器必须严格控制vptr的初始化时机，即在基类构造调用之后，成员初始化列表和用户代码之前。
析构语义学
只有在class内存在成员变量或基类中定义了析构函数的情况下，编译器才会合成析构函数，否则会被视为没有意义，即使有虚函数（5.5）。 在一个对象被删除前，并没有像构造函数那样有必须为成员变量提供初值的必要，如在delet调用前，我们并不需要将对象内的数据恢复成默认值。 只有在需要用户进行一些形如释放内存的操作时，析构函数才有意义。 这就是为何当基类中有析构函数时编译器就会为我们定义，因为要调用基类的析构函数（在用户代码之后）。 如果我们已经定义了一个析构函数，编译器会帮我们调用基类的析构。 这还有点反直觉，我一直以为析构和构造必须是对称存在的。
5.5最后的译注说析构的函数体在vptr被重置之前调用，和原文中的顺序不一致，查了几个AI回答和原文中顺序的一致，解释也比较合理。 即vptr必须在析构函数一开始或开始前就被重置成指向当前类的虚函数表，确保没有指向已经销毁的子类的虚表，因为此时子类应该已经被析构完毕了。
第六章——Runtime语义学
局部对象需要在每个函数可能结束之处之前进行，如每个return语句之前，因此我们应尽可能晚的声明局部变量，而不是全在函数开头声明，以降低可能的析构开销。 这倒是符合我一直以来的习惯。
这一章提到一些概念如静态初始化、data segment、常量表达式，都是名字很熟悉但让我讲好像又不是很能说的上来具体是什么，也许后面读csapp的时候能有比较清晰的认识，这里先不去深究了。
关于new和delete
new做两件事，分配内存和设置初值（或调用构造）。这个在more effective c++里面有讲。
在delete执行结束之后，目标指针并不会被置空。
下面是书中的一个new的实现
extern void* operator new(size_t size)
{
if (size == 0)
size = 1;
void *last_alloc;
while (!(last_alloc = malloc(size)))
{
if ( _new_handler )
( *_new_handler )();
else
return 0;
}
}
while的作用是在内存分配失败时，让用户可以有机会使用_new_handler做一些事情，可能是释放内存，可能是使用新的_new_handler。
new一个数组时会发生什么？这个问题一直没有特别清楚，查过很多次，每次查完感觉懂了但是过段时间又忘了。
6.1节提到，当声明一个数组时，会调用一个vec_new函数，它需要起始地址、元素大小、数组大小、默认构造和析构函数指针，用来为每个元素调用构造。
当使用new声明一个数组时，同样如此，除非该类型没有默认构造，那样的话只需要单纯分配内存。
使用delete时情况类似，但由于是显示的传入析构函数地址，虚函数机制并不会生效，因此不可以用一个基类指针去存储一个子类数组，不然很可能会出错，毕竟类的大小可能都不一样。
placement new
在已经分配好的内存上构造对象。它的实现很简单，就是直接返回了传入的指针而已
void* operator new(size_t, void* p)
{
return p;
}
在代码中使用new时，如果new后面有括号，编译器就会寻找对应的new版本去调用，如果是一串地址或指针，就会触发placement new。 它直接返回指针，是因为我们不能主动的调用构造，需要让编译器为我们调用，它的实现就是说不用分配内存，在现在这个地址上构造就行。 我感觉可以这么理解，placement new就是c++官方提供的一种operator new的重载版本，用来在指定的地址构造对象。 妙啊。
这也是用户想直接调用构造的唯一方法。
然而编译器并不知道那个地址上之前有没有对象，如果有还需要手动调用析构（注意不是delete，因为内存还需要）。
显而易见，placement new并不支持多态，因为内存的大小已经固定了，如果在上面构造子类，很可能会超出范围导致未知的问题。
第七章
Template
实例化（instantiation）是模板中一个非常重要的概念，意思是“进程（process）将真正的类型和表达式绑定到template相关形式参数”的操作。 我的理解就是真正使用这个模板的时候，就是实例化的时候，声明只是声明了一个类的蓝图，还不是一个真正的类。 它和类的实例化是两个概念。
只有在真正的实例化操作发生时，一些错误才会显现，如使用了未声明的操作符，或试图用不支持的值进行初始化。 在此之前，只会进行有限的错误检查，如明显的语法错误。 书中提到对于定义不存在的成员函数，或访问不存在的成员变量，都可能可以通过编译，这随编辑器的设计而定，不知道现在的编译器还会不会这样。
编译器必须保持两个scope contexts：
- scope of the template decalration，模板声明时的情景
- scope of the template instantiation，模板实例化时的情景
书中的例子是两个名称相同参数类型不同的全局函数，在模板类中调用，如果传入的参数类型不受模板实例化的类型影响，那么这个调用就会使用第一种决议，反之如果这次调用需要知道使用时的类型，也就是在实例化时，那么就会使用第二种决议类型。
关于7.1最后讲的成员模板函数的实例化，很多不是特别理解，除了有关编译过程的知识不够，也不确定现代编译器是否与cfront这些老编译器有所差别。 这部分内容准备到时候看csapp的时候再研究。
RTTI
c++的类型信息体现在需要把基类指针转换成子类指针，也就是downcast，为此就必须要编译器为类型保存必要的信息。
我们大多时候这么转换都是为了多态，而c++的多态体现在虚函数，因此将类的信息存入vptr就显得理所当然了。
在vptr指向虚表的第一个slot中，存放一个type_info类型的对象（没错这是个类），它包含所在类的信息，如class的原始名称或编码名称，被称为类型描述器（type descriptor）。
typeid运算符传回一个type_info的const引用。
注意引用的向下转型和指针不同，指针如果转换失败会返回一个空指针，而引用却没有空引用的说法，因此如果转换失败会抛出bad_cast exception异常。 这个应该以前做c++总结的时候看过，但已经没什么印象了，再记一下，虽然平时几乎没看见过需要对引用执行dynamic_cast的情况。
从上也可以看出，RTTI在c++中只适用于多态类和内建类型，不同的是内建类型可以静态取得，而多态类需要运行时且需要时。
（2026.3.29）终于读完了最后一章，可以开始下一本了。