C/C++编程：不要对数组使用多态

朱雀 2022-10-24 11:45 206阅读 0赞

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两种形态。C++允许你通过基类指针和引用来操作派生类数组。不过这根本不是一个特性，因为这样的代码几乎从不从你所愿的那样执行。

看个例子：

class BST{};
    class BalancedBST : public BST {}
    
    void printBSTArray(ostream &s, const BST array[], int numElements){
        for(int i = 0; i < numElements;){
            s << array[i];  //BST类重载了operator <<
        }
    }

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

但是如果传递的是派生类呢？

BalancedBST bBSTArray[10];
    ...
    printBSTArray(cout, bBSTArray， 10)  //还会运行正常吗？

编译期不会警告，但是再看一下这个函数的循环代码：

for(int i = 0; i < numElements;){
            s << array[i];  //BST类重载了operator <<
        }

这里array\[i\]只是一个指针算法的缩写：它表示的是\*(array)，循环的作用是\*(array+x); array实际上指向一个数组的起使地址。又函数声明为BST ，所以array数组的每一个元素都是BST类型，所以每个元素的数组起使地址的间隔是i\*sizeof(BST);

但是派生类BalancedBST对象的大小比BST大，循环取值就一定会出问题。

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。比如：

//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 << "Delete array at address" 
                  << static_cast<void *>(array) << "\n";
        delete [] array;
    }
    
    BalancedBST *balTreeArray = new BalancedBST[50];
    
    deleteArray(cout., balTreeArray );

这里面隐藏着你看不到一些指针算法：当一个数组被删除时，每一个数组元素的析构函数也会被调用。当编译期晕倒这样的代码：

delete [] array;

一定会生成这样的代码：

// 以与构造顺序相反的顺序来析构array数组的对象
    for(int i = 数组元素的个数 - 1; i >= 0; i--){
        array[i].BST::~BST();  //调用array[i]的析构函数
    }

所以一定会出错。C++语言规范指出通过一个基类指针来删除一个函数派生类对象的**数组**，结果是不确定的。多态和指针算法不能混在一起，所以数组和多态也不能用作一起。

值得注意的是如果你不从一个具体类(与抽象类对应)派生出另一个具体类，那么你就不太可能犯这种多态性数组的错误