C++:向上转型

xiaoxiao2021-02-28  138

类其实也是一种数据类型,也可以发生数据类型转换,不过这种转换只有在基类和派生类之间才有意义,并且只能将派生类赋值给基类,包括将派生类对象赋值给基类对象、将派生类指针赋值给基类指针、将派生类引用赋值给基类引用,这在 C++ 中称为向上转型(Upcasting)。相应地,将基类赋值给派生类称为向下转型(Downcasting)。 向上转型非常安全,可以由编译器自动完成; 向下转型有风险,需要程序员手动干预(有时编译器认为只是错误) 赋值的本质是将现有的数据写入已分配好的内存中,对象的内存只包含了成员变量,所以对象之间的赋值是成员变量的赋值,成员函数不存在赋值问题。 将派生类对象赋值给基类对象时,会舍弃派生类新增的成员,所以不存在安全问题。 即使将派生类对象赋值给基类对象,基类对象也不会包含派生类的成员,所以依然不能通过基类对象来访问派生类的成员。 这种转换关系是不可逆的,只能用派生类对象给基类对象赋值,而不能用基类对象给派生类对象赋值。理由很简单, 基类不包含派生类的成员变量,无法对派生类的成员变量赋值。同理,同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。 要理解这个问题,还得从赋值的本质入手。赋值实际上是向内存填充数据,当数据较多时很好处理,舍弃即可,所以不会发生赋值错误。但当数据较少时,问题就很棘手,编译器不知道如何填充剩下的内存;如果本例中有b= a;这样的语句,编译器就不知道该如何给变量 m_b 赋值,所以会发生错误。 派生类指针赋值给基类指针 除了可以将派生类对象赋值给基类对象(对象变量之间的赋值),还可以将派生类指针赋值给基类指针(对象指针之间的赋值) 下面看一段示例代码: #include<iostream> using namespace std; class A{ public:     A(int a); public:     void display(); protected:     int m_a; }; A::A(int a): m_a(a){ } void A::display(){     cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl; } //中间派生类B class B: public A{ public:     B(int a, int b); public:     void display(); protected:     int m_b; }; B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ } void B::display(){     cout<<"Class B: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl; } //基类C class C{ public:     C(int c); public:     void display(); protected:     int m_c; }; C::C(int c): m_c(c){ } void C::display(){     cout<<"Class C: m_c="<<m_c<<endl; } //最终派生类D class D: public B, public C{ public:  int temp;     D(int a, int b, int c, int d); public:     void display(); private:     int m_d; }; D::D(int a, int b, int c, int d): B(a, b), C(c), m_d(d){temp = 0; } void D::display(){     cout<<"Class D: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl; } int main(){     A *pa = new A(1);     B *pb = new B(2, 20);     C *pc = new C(3);     D *pd = new D(4, 40, 400, 4000);     pa = pd;     pa -> display();     pb = pd;     pb -> display();     pc = pd;     pc -> display();     cout<<"-----------------------"<<endl;     cout<<"pa="<<pa<<endl;     cout<<"pb="<<pb<<endl;     cout<<"pc="<<pc<<endl;     cout<<"pd="<<pd<<endl;   A a(1);                        //以下代码可用来验证最后的结论  D d(4,40,400,4000);     A *pa1 = &a;  D *pd1 = &d;  pa1 = pd1;  pa1->display();  a.display();     return 0; } 解 释: 我们将派生类指针 pd 赋值给了基类指针 pa,从运行结果可以看出,调用 display() 函数时虽然使用了派生类的成员变量,但是 display() 函数本身却是基类的。也就是说,将派生类指针赋值给基类指针时,通过基类指针只能使用派生类的成员变量,但不能使用派生类的成员函数,这看起来有点不伦不类,究竟是为什么呢?   pa 本来是基类 A 的指针,现在指向了派生类 D 的对象,这使得隐式指针 this 发生了变化,也指向了 D 类的对象,所以最终在 display() 内部使用的是 D 类对象的成员变量,相信这一点不难理解。 编译器虽然通过指针的指向来访问成员变量,但是却不通过指针的指向来访问成员函数:编译器通过指针的类型来访问成员函数。对于 pa,它的类型是 A,不管它指向哪个对象,使用的都是 A 类的成员函数。      概括起来说就是:编译器通过指针来访问成员变量,指针指向哪个对象就使用哪个对象的数据;编译器通过指针的类型来访问成员函数,指针属于哪个类的类型就使用哪个类的函数。 本例中我们将最终派生类的指针 pd 分别赋值给了基类指针 pa、pb、pc,按理说它们的值应该相等,都指向同一块内存,但是运行结果却有力地反驳了这种推论,只有 pa、pb、pd 三个指针的值相等,pc 的值比它们都大。也就是说,执行pc = pd;语句后,pc 和 pd 的值并不相等。 


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