C从汇编代码角度理解类和对象提供的命名空间地址偏移
假设对某一个小问题的代码有两个写法A，B，其中A使用较简单的语法，需要写较多的代码；B使用较抽象的语法，只需要写较少的代码。B使用的语法是对A使用的语法的抽象，称为语法糖，其中的对应关系由编译器来实现，如：int arr[5] = {1,2,3}; arr[2] = 33; *(arr+2) = 33; // 可以理解为前一种写法是后一种写法的语法糖
我们知道，从机器语言到汇编语言到高级语言，实现了逐层抽象，中间的翻译工作由翻译程序汇编器和编译器来实现。高层抽象可以理解为低层抽象的语法糖。
一定程度上，面向对象可以理解为面向过程的语法糖，或者说，两者只是组织代码的方式发生了变化而已，数据可以聚合到结构体或类，而函数以结构体为参数，或函数隐含一个this指针做参数，指向类对象（当然，这里是就抽象和封装而言，类还提供更多的功能，如RAII，继承，多态，RTTI等）：#include using namespace std; // 角色c1 长方形接口定义者，可放到头文件，使用文件来区分模块 struct CRect{ int lenth; int width; }; int area(struct CRect *cr); // 角色c2 长方形接口实现者，可以放到实现文件 int area(struct CRect *cr){ return cr->lenth * cr->width; } // 角色c3 长方形接口使用者，可以放到使用文件 int calc() { struct CRect cr; cr.lenth = 0x20; cr.width = 0x10; int ar = area(&cr); return ar; } // 角色cpp1 长方形接口定义者，可放到头文件，使用文件和类来区分模块 class CppRect{ public: int lenth; int width; int area(); }; // 角色cpp2 长方形接口实现者，可以放到实现文件 int CppRect::area(){ return lenth * width; } // 角色cpp3 长方形接口使用者，可以放到使用文件 int calc2() { CppRect cr; cr.lenth = 0x20; cr.width = 0x10; int ar = cr.area(); return ar; } int main() { printf(＂using struct: rect＂s area is %d ＂, calc()); printf(＂using class: rect＂s area is %d ＂, calc2()); while(1); return 0; } /* using struct: rect＂s area is 512 using class: rect＂s area is 512 */
从以上实例可见，数据的聚合没有区别，都是由结构体变量或类对象提供一个基地址，而数据成员提供一个相对于基地址的偏移。处理结构体的全局函数以结构体变量或指针为参数，而类的成员函数的调用则是以类对象来修饰，提供一个隐含的this指针做参数，指向类对象。当然，类为类成员函数提供了一个命名空间。
从下面汇编代码可见，两者没有太大的区别：19: struct CRect cr; 20: cr.lenth = 0x20; 004015D8 mov dword ptr [ebp-8],20h 21: cr.width = 0x10; 004015DF mov dword ptr [ebp-4],10h 22: int ar = area(&cr); 004015E6 lea eax,[ebp-8] // 全局函数参数地址放到寄存器 004015E9 push eax 004015EA call @ILT+650(area) (0040128f) // 全局函数调用 004015EF add esp,4 004015F2 mov dword ptr [ebp-0Ch],eax 23: return ar; 004015F5 mov eax,dword ptr [ebp-0Ch] 24: } 42: CppRect cr; 43: cr.lenth = 0x20; 00401678 mov dword ptr [ebp-8],20h 44: cr.width = 0x10; 0040167F mov dword ptr [ebp-4],10h 45: int ar = cr.area(); 00401686 lea ecx,[ebp-8] // 成员函数this指针放到寄存器 00401689 call @ILT+75(CppRect::area) (00401050) // 成员函数调用 0040168E mov dword ptr [ebp-0Ch],eax 46: return ar; 00401691 mov eax,dword ptr [ebp-0Ch] 47: }
如果结构体变量或类对象定义在全局区，汇编后，其实也看不到什么对象的影子了：49: struct CRect g_rect; 50: void test(){ 004016E0 push ebp 004016E1 mov ebp,esp 004016E3 sub esp,40h 004016E6 push ebx 004016E7 push esi 004016E8 push edi 004016E9 lea edi,[ebp-40h] 004016EC mov ecx,10h 004016F1 mov eax,0CCCCCCCCh 004016F6 rep stos dword ptr [edi] 51: g_rect.length = 0x20; 004016F8 mov dword ptr [g_rect (0047cde8)],20h // 全局区结构体数据成员赋值 52: g_rect.width = 0x10; 00401702 mov dword ptr [g_rect+4 (0047cdec)],10h 53: printf(＂using struct to defile a globle:%d ＂,area(&g_rect)); 0040170C push offset g_rect (0047cde8) 00401711 call @ILT+660(area) (00401299) 00401716 add esp,4 00401719 push eax 0040171A push offset string ＂using struct to defile a globle:＂... (0046f01c) 0040171F call printf (00420860) 00401724 add esp,8 54: } // …… 56: CppRect g_cppRect; 57: void test2(){ 00401750 push ebp 00401751 mov ebp,esp 00401753 sub esp,40h 00401756 push ebx 00401757 push esi 00401758 push edi 00401759 lea edi,[ebp-40h] 0040175C mov ecx,10h 00401761 mov eax,0CCCCCCCCh 00401766 rep stos dword ptr [edi] 58: g_cppRect.length = 0x20; 00401768 mov dword ptr [g_cppRect (0047cdf0)],20h // 全局区对象数据成员赋值 59: g_cppRect.width = 0x10; 00401772 mov dword ptr [g_cppRect+4 (0047cdf4)],10h 60: printf(＂using class to defile a globle:%d ＂,g_cppRect.area()); 0040177C mov ecx,offset g_cppRect (0047cdf0) 00401781 call @ILT+75(CppRect::area) (00401050) 00401786 push eax 00401787 push offset string ＂using class to defile a globle:%＂... (0046f048) 0040178C call printf (00420860) 00401791 add esp,8 61: } 004017A6 int 3
以下代码可见类对象相对于类成员的基地址及命名空间功能：#include using namespace std; class Person{ public: int m_id; int m_age; int m_height; void display(){ //类名给成员函数提供了一个命名空间 cout<m_id = 40; // 此处的成员只提供基于p到m_id的偏移：p+sizeof(int)*2 p->m_age = 50;// 此处的成员只提供基于p到m_id的偏移：p+sizeof(int)*3 cout<display(); // 编译器通过类对象名给函数提供了一个隐含的this指针参数 // this指针等于p的值，其成员变量的地址是相对于p处的偏移 } void display(){ // 并没有命名冲突 ; } void test2(){ // 不使用实例来也可以调用成员函数 cout<<＂test2: ＂; Person person; person.m_id = 10; person.m_age = 20; person.m_height = 30; typedef void (*funcP)(); funcP fp = NULL; void (Person::*fpp)() = &Person::display; // 成员函数指针 memcpy(&fp,&fpp,sizeof(fpp)); __asm lea ecx, person; // x86编译器将this指针存放在寄存器ecx中 fp(); // 不通过实例person间接调用Person::diaplay() (person.*fpp)(); // 通过函数指针调用Person::diaplay() } int main() { test(); test2(); while(1); return 0; } /* 10,20,30 10,40,50 10,40,50 40,50,1245000 */
从以上可知，通过对象指针访问数据成员时，数据成员名提供的是一个相对于基地址的偏移的功能。成员函数定义时，类名给成员函数提供了一个命名空间，类对象调用成员函数时，编译器通过类对象名给函数提供了一个隐含的this指针参数。
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