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。
b538
 

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CSDN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