More Effective C++：不使用多态性数组

2019-11-17 05:32:34

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供稿：网友

　　类继续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，就似乎它们同时具有多种形态。C++答应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，因为这样的代码根本无法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）和继续自BST类的派生类BalancedBST：

class BST { ... };
class BalancedBST: public BST { ... };
　　在一个真实的程序里，这样的类应该是模板类，但是在这个例子里并不重要，加上模板只会使得代码更难阅读。为了便于讨论，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)。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(一个在数组里的对象)，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轻易做到的。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be i*sizeof(BST)。

　　至少你的编译器是这么认为的。但是假如你把一个含有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。假如如此的话，printBSTArray函数生成的指针算法将是错误的，没有人知道假如用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。

　　假如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。以下是一种你可能的不正确的做法。

//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(array) << '/n';
　delete [] array;
}
BalancedBST *balTreeArray = // 建立一个BalancedBST对象数组
new BalancedBST[50];
...
deleteArray(cout, balTreeArray); // 记录这个删除操作
　　这里面也掩藏着你看不到的指针算法。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。当编译器碰到这样的代码：

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)
{
　array[i].BST::~BST(); // 调用 array[i]的
} // 析构函数
　　因为你所编写的循环语句根本不能正运行，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。

　　值得注重的是假如你不从一个具体类（concrete classes）（例如BST）派生出另一个具体类（例如BalancedBST），那么你就不太可能犯这种使用多态性数组的错误。正如我在后面将介绍的条款33所解释的，不从具体类派生出具体类有很多好处。

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