对象布局与方法调用（进阶）
复习
- 语言运行时：提供对象模型等隐藏服务
- 类型系统：类型约束运算
- 程序在内存里的样子：数据如何布局
本章为进阶内容，零基础读者可以跳过，不影响后续阅读。
TL;DR
- 对象在内存里由字段数据加类型信息组成
- 方法调用需要根据对象的实际类型找到正确方法
- 动态派发常借助类型信息（如虚表）实现
- 布局设计影响性能与内存
正文
面向对象语言里，我们写 对象.方法() 时，运行时到底做了什么？要回答它，先得知道对象在内存里长什么样。
对象里装了什么
一个对象，除了它自己的字段数据，往往还要携带一点类型信息——因为它得知道自己“是什么类型”，才能在调用方法时找对地方。
具体的布局，视语言而定，常见的组成部分有：
- 各个字段的值
- 一个指向类型信息的指针（有时叫虚表指针）
- （在某些语言里）用于同步、哈希等的额外数据
方法调用：静态还是动态
方法调用的“找方法”，有两种情形：
- 静态派发：调用哪个方法，编译时就定死了（比如非虚方法）。直接生成调用，很快
- 动态派发：调哪个方法，要看对象的实际类型，运行时才确定。比如父类引用指向子类对象，
对象.方法()该调子类重写的版本
动态派发怎么实现？常见办法是虚表（vtable）：类型信息里存一张方法地址表，每个类型一张。调用时，先从对象找到它的类型，再从这个类型的虚表里取出对应方法的地址，跳过去执行。
这样，同一个调用点，随着对象实际类型的不同，就会跳到不同实现——这正是“多态”在机器层面的样子。
代价与设计
动态派发很灵活，却也有成本：每次调用都要先查表、再跳转，比静态调用多几步；而且对象里要额外存类型信息，占一点空间。
所以，语言和编译器会尽量在“能静态确定”的地方，就用静态派发，把动态派发留给真正需要多态的地方。能用确定信息时就用，省下运行时的开销——又是一次熟悉的权衡。
思考题 1
对象在内存里通常包含哪些内容？
思考题 2
“动态派发”为什么需要额外的类型信息？
小结
知识点
- 对象通常由字段数据加类型信息组成
- 方法调用分静态派发与动态派发
- 动态派发常借助虚表按实际类型查找
- 动态派发更灵活，但开销更大
参考资料
- Wikipedia(zh)：虚函数表：支持动态派发的方法地址表
- Wikipedia(zh)：动态分派：根据运行时类型选择方法
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
通常包含它各个字段的值，以及一份类型信息（常见形式是指向类型信息或虚表的指针），有的语言还会带上用于同步、哈希等的额外数据。这些使对象既保存数据，又能在运行时确定自己是什么类型。
思考题 2
因为动态派发要在运行时根据对象的实际类型选择正确的方法实现。没有类型信息，就无从知道该调哪个版本，因此需要保存对象的类型（以及该类型对应的方法地址表），运行时据此查表跳转。
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封面图
设计师 | 南国微雪