More Effective C++：不使用多態性數組

2019-11-17 05:32:34

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　類繼續的最重要的特性是你可以通過基類指針或引用來操作派生類。這樣的指針或引用具有行為的多態性，就似乎它們同時具有多種形態。C++答應你通過基類指針和引用來操作派生類數組。不過這根本就不是一個特性，因為這樣的代碼根本無法如你所愿地那樣運行。

　　假設你有一個類BST（比如是搜索樹對象）和繼續自BST類的派生類BalancedBST：

class BST { ... };
class BalancedBST: public BST { ... };
　　在一個真實的程序里，這樣的類應該是模板類，但是在這個例子里并不重要，加上模板只會使得代碼更難閱讀。為了便于討論，我們假設BST和BalancedBST只包含int類型數據。

　　有這樣一個函數，它能打印出BST類數組中每一個BST對象的內容：

void PRintBSTArray(ostream& s,
const BST array[],
int numElements)
{
　for (int i = 0; i < numElements; ) {
　　s << array[i]; //假設BST類
　} //重載了操作符<<
}
　　當你傳遞給該函數一個含有BST對象的數組變量時，它能夠正常運行：

BST BSTArray[10];
...
printBSTArray(cout, BSTArray, 10); // 運行正常
　　然而，請考慮一下，當你把含有BalancedBST對象的數組變量傳遞給printBSTArray函數時，會產生什么樣的后果：

BalancedBST bBSTArray[10];
...
printBSTArray(cout, bBSTArray, 10); // 還會運行正常么？
　　你的編譯器將會毫無警告地編譯這個函數，但是再看一下這個函數的循環代碼：

for (int i = 0; i < numElements; ) {
　s << array[i];
}
　　這里的array[I]只是一個指針算法的縮寫：它所代表的是*(array)。我們知道array是一個指向數組起始地址的指針，但是array中各元素內存地址與數組的起始地址的間隔究竟有多大呢？它們的間隔是i*sizeof(一個在數組里的對象)，因為在array數組[0]到[I]間有I個對象。編譯器為了建立正確遍歷數組的執行代碼，它必須能夠確定數組中對象的大小，這對編譯器來說是很輕易做到的。參數array被聲明為BST類型，所以array數組中每一個元素都是BST類型，因此每個元素與數組起始地址的間隔是be i*sizeof(BST)。

　　至少你的編譯器是這么認為的。但是假如你把一個含有BalancedBST對象的數組變量傳遞給printBSTArray函數，你的編譯器就會犯錯誤。在這種情況下，編譯器原先已經假設數組中元素與BST對象的大小一致，但是現在數組中每一個對象大小卻與BalancedBST一致。派生類的長度通常都比基類要長。我們料想BalancedBST對象長度的比BST長。假如如此的話，printBSTArray函數生成的指針算法將是錯誤的，沒有人知道假如用BalancedBST數組來執行printBSTArray函數將會發生什么樣的后果。不論是什么后果都是令人不愉快的。

　　假如你試圖刪除一個含有派生類對象的數組，將會發生各種各樣的問題。以下是一種你可能的不正確的做法。

//刪除一個數組, 但是首先記錄一個刪除信息
void deleteArray(ostream& logStream, BST array[])
{
　logStream << "Deleting array at address "
　<< static_cast(array) << '/n';
　delete [] array;
}
BalancedBST *balTreeArray = // 建立一個BalancedBST對象數組
new BalancedBST[50];
...
deleteArray(cout, balTreeArray); // 記錄這個刪除操作
　　這里面也掩藏著你看不到的指針算法。當一個數組被刪除時，每一個數組元素的析構函數也會被調用。當編譯器碰到這樣的代碼：

delete [] array;
　　它肯定象這樣生成代碼：

// 以與構造順序相反的順序來
// 解構array數組里的對象
for ( int i = 數組元素的個數 1; i >= 0;--i)
{
　array[i].BST::~BST(); // 調用 array[i]的
} // 析構函數
　　因為你所編寫的循環語句根本不能正運行，所以當編譯成可執行代碼后，也不可能正常運行。語言規范中說通過一個基類指針來刪除一個含有派生類對象的數組，結果將是不確定的。這實際意味著執行這樣的代碼肯定不會有什么好結果。多態和指針算法不能混合在一起來用，所以數組與多態也不能用在一起。

　　值得注重的是假如你不從一個具體類（concrete classes）（例如BST）派生出另一個具體類（例如BalancedBST），那么你就不太可能犯這種使用多態性數組的錯誤。正如我在后面將介紹的條款33所解釋的，不從具體類派生出具體類有很多好處。

上一篇：在ActiveX控件中引入窗體技術

下一篇：使非MFC窗口程序的窗口回調過程成為C++類的成員函數