C++中使用基类指针操作子类数组的分析

基础知识：

 

Ø         数组：在C/C++中，数组是一块连续的内存，内存中数组元素紧密地排列在一起。内存的大小 = 元素个数 x 单个元素的大小。

 

Ø         操作符[]：使用索引访问数据中的元素。元素在内存中的位置为：数组开始位置 + 索引 x单个元素的大小。

 

Ø        类的实例：类的实例也占用内存。类占内存的大小和类的数据成员有关，类的数据成员越多，那么占用的内存也越大。

 

Ø         子类和父类的内存分配：父类中的数据成员在前，子类的数据成员在后。

 

Ø         指针的加减法：当指针加减一个整数时，实际的指针位置加减量为：该整数 * 指向类型的大小。如int *p; p+1的结果是p指向位置后的第4个字节。

 

Ø         delete []：删除数据。从指针位置开始删除数组元素，一直到内存块结束。对于类数组，会对每个元素调用析构函数。

 

子类数组：

 

基于以上知识，子类数组的内存分布可以粗略表示为下图：

 

 

使用父类指针时的操作分析：

 

把一个子类数组变量赋值给一个数据元素父类的指针时，指针首先指向数组头的位置（如图）。

 

操作1：访问元素

访问第一个元素（元素0）时，没有任何问题。

访问下一个元素时，指针后移。按正常用法使用++操作或+=1操作。因为该指针是父类指针，所以偏移量为父类的大小sizeof(父类)。这时指针将指向图中“子类数据”的位置，而不是元素1的位置。这将导致出错。使用[]操作访问时也有同样的问题。

 

操作2：使用delete[]删除数据：

delete[]同样是按访问元素的方法逐个析构这些元素。因为它无法找到对象真正的起始位置。

 

特殊情况：

在优快云的讨论中，有人写出了验证代码，证明这样访问没有问题，如Chappell的代码：

  

#include  < iostream.h >

class  Base

{

public :

    Base()

    {

        cout << " Base() " << endl;

    }

    virtual  ~ Base()

    {

        cout << " ~Base() " << endl;

    }

};

class  Child: public  Base

{

public :

    Child()

    {

        cout << " Child() " << endl;

    }

    virtual  ~ Child()

    {

        cout << " ~Child() " << endl;

    }

};

int  main( int  argc,  char *  argv[])

{

    Base *  pBase  =   new  Child[ 3 ];

    delete []pBase;

     return   0 ;

}

 

这段代码可以正确运行，但与刚才所说的并不矛盾。这段代码中的Child类属于特例，因为它没有数据成员，子类数据是空的。这时如果使用sizeof来检查Child类和Base类的大小，会发现它们是相同的。所以无论使用子类指针还是父类指针，元素定位的计算结果都一样。

 

总结：

不要用父类指针去操作子类数组，虽然你可能碰巧不出错。

 

作者:苏林