不要以多态方式处理数组
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类继承的最重要的特性是你可以通过基类指针或引用来操作派生类。这样的指针或引用具有行为的多态性,就好像它们同时具有多种形态。C++允许你通过基类指针和引用来操作派生类数组。不过这根本就不是一个特性,因为这样的代码几乎从不如你所愿地那样运行。
假设你有一个类 BST(比如是搜索树对象)和继承自 BST 类的派生类 BalancedBST:
class BST { ... };
class BalancedBST: public BST { ... };
我们假设 BST 和 BalancedBST 只包含 int 类型数据。 有这样一个函数,它能打印出 BST 类数组中每一个 BST 对象的内容:
void printBSTArray(ostream& s,
const BST array[],
int numElements)
{
for (int i = 0; i < numElements; ) {
s << array[i]; //假设 BST 类
} //重载了操作符<<
}
当你传递给该函数一个含有 BST 对象的数组变量时,它能够正常运行:
BST BSTArray[10];
...
printBSTArray(cout, BSTArray, 10); // 运行正常
然而,请考虑一下,当你把含有 BalancedBST 对象的数组变量传递给 printBSTArray 函数时,会产生什么样的后果:
BalancedBST bBSTArray[10];
...
printBSTArray(cout, bBSTArray, 10); // 还会运行正常么?
你的编译器将会毫无警告地编译这个函数,但是再看一下这个函数的循环代码:
for (int i = 0; i < numElements; ) {
s << array[i];
}
这里的 array[i]只是一个指针算法的缩写:它所代表的是*(array+i)。我们知道 array 是一个指向数组起始地址的指针,但是 array 中各元素内存地址与数组的起始地址的间隔究 竟有多大呢?它们的间隔是 i*sizeof(数组里的对象),因为在 array 数组[0]到[i] 间有 i 个对象。编译器为了建立正确遍历数组的执行代码,它必须能够确定数组中对象的大 小,这对编译器来说是很容易做到的。参数 array 被声明为 BST 类型,所以 array 数组中每 一个元素都是 BST 类型,因此每个元素与数组起始地址的间隔是i*sizeof(BST)。
但是如果你把一个含有 BalancedBST 对象的数组变量传递给 printBSTArray 函数,你的编译器就会犯错误。在这种情况下,编译器原先已经假设数组中元素与 BST 对象的大小一致,但是现在数组中每一个对象大小却与BalancedBST 一致。 派生类的长度通常都比基类要长。我们料想 BalancedBST 对象长度的比 BST 长。如果如此的 话,printBSTArray 函数生成的指针算法将是错误的,没有人知道如果用 BalancedBST 数组 来执行 printBSTArray 函数将会发生什么样的后果。不论是什么后果都是令人不愉快的。
如果你试图删除一个含有派生类对象的数组,将会发生各种各样的问题。以下是一种你 可能采用的但不正确的做法。
//删除一个数组, 但是首先记录一个删除信息
void deleteArray(ostream& logStream, BST array[]) {
logStream << "Deleting array at address "
<< static_cast<void*>(array) << '\n';
delete [] array;
}
BalancedBST *balTreeArray =
new BalancedBST[50];
...
当编译器遇到这样的代码: delete [] array;它肯定象这样生成代码:
// 以与构造顺序相反的顺序来
// 解构 array 数组里的对象
for ( int i = 数组元素的个数 1; i >= 0;--i)
{
deleteArray(cout, balTreeArray);
array[i].BST::~BST();
因为你所编写的循环语句根本不能正确运行,所以当编译成可执行代码后,也不可能正常运行。语言规范中说通过一个基类指针来删除一个含有派生类对象的数组,结果将是不确 定的。这实际意味着执行这样的代码肯定不会有什么好结果。多态和指针算法不能混合在一 起来用,所以数组与多态也不能用在一起。
文章作者 Forz
上次更新 2017-09-01