關(guān)于OO中繼承的思考-深度認(rèn)識類，對象，內(nèi)存分配

曾經(jīng)在一本書中看到過這樣的一個問題：（語言：C++）

如果兩個類，Parent和Child，Child繼承Parent，Parent有一個函數(shù)print(),有成員變量pVar，Child中有兩個函數(shù)print(),privatePrint(),有成員變量cVar，

現(xiàn)在 ，申明一個Parent類型的指針來指向一個Child的對象。

那么用這個指針可以調(diào)用privatePrint()函數(shù)嗎？可以用這個指針可以調(diào)用成員cVar嗎？

答案是：不能。

那如果Parent中有一個虛函數(shù)privatePrint()，那么可以調(diào)用到privatePrint()嗎？

答案是：可以。

首先我用C++試了一遍。C++的代碼如下
代碼
1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class Prarent
6 {
7 public:
8 Prarent(){};
9 int pVar;
10 void print()
11 {
12 cout<<"I am parent"<< endl;
13 }
14 //virtual void privatePrint(){};
15 };
16
17 class Child : public Prarent
18 {
19 public:
20 Child(){};
21 int cVar;
22 void print()
23 {
24 cout<<"I am child"<< endl;
25 }
26 void privatePrint()
27 {
28 cout<<"I am child' function privatePrint()"<< endl;
29 }
30 };
31
32 void main()
33 {
34 Prarent *parent;
35 Child child; // 原先我竟然寫成 Child child = new Child(); 用久了C#, 都是C#惹的禍.
36 parent = &child;
37 parent->print();
38 // parent->privatePrint(); 編譯通不過.
39 // 1: 說明父類的指針雖然指向了子類的對象, 但是卻不能引用父類沒有申明的函數(shù).
40 // 2: 但是你將privatePrint申明為父類的虛函數(shù), 則上面的可以運(yùn)行成功.
41 }
42
43

其實之前我沒有怎么在意這個問題。知道My sen Brother問了我。我才發(fā)現(xiàn)問題并非簡單。

經(jīng)過了我們相互的討論之后，我們得到了一種解釋。

我不敢保證一定完全是對的。但是卻是我們自己的心得和體會。


理解這個問題。首先要明白兩個問題：1：類在內(nèi)存是怎么存放的？（編譯階段實現(xiàn)）2：對象實例在內(nèi)存中是怎么存放的？

1：類在內(nèi)存是怎么存放的？

我根據(jù)以前Teacher Lei說過的一些內(nèi)容，計算機(jī)組成，匯編語言，自己看過一些書，得到自己的一種思考。

其中一個類，通過編譯分別存在內(nèi)存的兩塊地方，一個是代碼段，一個是數(shù)據(jù)段；

代碼段存放一個類的成員變量；（ie. 上面的pVar和cVar都是存放在代碼段中）

數(shù)據(jù)段存放一個類的成員函數(shù)表；（ie. 上面的print（）和privatePrint（）都存放于這里）；

數(shù)據(jù)段中的每一個類的內(nèi)存塊應(yīng)該由兩個表填充，一個為虛函數(shù)表，一個為非虛函數(shù)表；

數(shù)據(jù)段中類的成員變量存放，如下：

int pVar

int cVar


代碼段中類的成員函數(shù)表存放，如下：
Parent（）

Print（）

Child()

Print()

pravtePrint()


下面來解釋 2：對象實例在內(nèi)存中是怎么存放的？

我們拿上面的例子來說明：

當(dāng)初始化一個Parent *parent 一個指針對象時，這時候parent所指向的地址就是100；


vPtr（虛函數(shù)指針） 地址：100

int pVar

當(dāng)初始化一個Child類型 child 對象時，這時候child的地址就是200；（注意和指針不一樣）

vPtr（虛函數(shù)指針） 地址：200

int pVar

int cVar


首先：為什么這邊一定是這樣排列的

還記得Teacher Lei說過嗎？原因：子類在初始化的時候是先調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)！！

說明父類的成員一定是先被初始化的。

所以這邊的結(jié)構(gòu)必然是這樣的。（這里很重要)

好了。到現(xiàn)在基本就把要知道的基礎(chǔ)知識解決了。

不知道讀著博客的人累了沒有。。呵呵。后面的更精彩。



現(xiàn)在 把child對象的地址賦值給指針parent（即 parent = &child）

先來看看 parent->cVar 為什么不行？！

第一步：parent->cVar 其實是一個地址的偏移過程，現(xiàn)在parent的地址是200；那么cVar就代表2個偏移量；

按說電腦是可以找到202的這個地址的值�？墒菫槭裁床恍心�？

第二步：在程序的編譯過程中，每一個的成員函數(shù)名都被當(dāng)做一個偏移量。

就像這里，pVar代表量1個偏移。cVar代表2個偏移量。

第三步：parent是Parent類型的。這個很關(guān)鍵。因為在編譯的以后，parent已經(jīng)初始化了一個最大偏移量max （這里的max為1）

第四步：結(jié)果已經(jīng)很明顯了。因為parent的最大偏移量max 為1。程序根本找不著偏移量為2的變量地址。


然后看看 parent->privatePrint() 為什么不行？
還是那個關(guān)鍵點。parent是Parent類型的，還記得上面說類在內(nèi)存中的加載方式嗎？parent指向的是Parent的內(nèi)存塊。所以在那個內(nèi)存塊中，根本找不著privatePrint()這個函數(shù)。

可是？有人因為會問了？為什么如果在Parent中申明了一個虛函數(shù)類型的privatePrint()就可以了呢？

還記得類的實例在內(nèi)存中加載的那個圖嗎？每個類的前面都有一個的vPtr虛函數(shù)指針，他指向的是當(dāng)前類的虛函數(shù)表。通過虛函數(shù)表中的privatePrint()也相當(dāng)一個指針，指向了子類中實現(xiàn)父類虛函數(shù)的privatePrint()，自然就能找到了。

此時一切真相大白�。�