“C++的数组不支持多态”?
先是在微博上看到了个微博和云风的评论,然后我回了“楼主对C的内存管理不了解”。
后来引发了很多人的讨论,大量的人又借机来黑C++,比如:
//@Baidu-ThursdayWang:这不就c++弱爆了的地方吗,需要记忆太多东西
//@编程浪子张发财:这个跟C关系真不大。不过我得验证一下,感觉真的不应该是这样的。如果基类的析构这种情况不能 调用,就太弱了。
//@程序元:现在看来,当初由于毅力不够而没有深入纠缠c++语言特性的各种犄角旮旯的坑爹细枝末节,实是幸事。为现在还沉浸于这些诡异特性并乐此不疲的同志们感到忧伤。
然后,也出现了一些乱七八糟的理解:
//@BA5BO: 数组是基于拷贝的,而多态是基于指针的,派生类赋值给基类数组只是拷贝复制了一个基类新对象,当然不需要派生类析构函数
//@编程浪子张发财:我突然理解是怎么回事了,这种情况下数组中各元素都是等长结构体,类型必须一致,的确没法多态。这跟C#和java不同。后两者对于引用类型存放的是对象指针。
等等,看来我必需要写一篇博客以正视听了。
因为没有看到上下文,我就猜测讨论的可能会是下面这两种情况之一:
1) 一个Base*[]的指针数组中,存放了一堆派生类的指针,这样,你delete [] pBase; 只是把指针数组给删除了,并没有删除指针所指向的对象。这个是最基础的C的问题。你先得for这个指针数组,把数据里的对象都delete掉,然后再删除数组。很明显,这和C++没有什么关系。
2)第二种可能是:Base *pBase = new Derived[n] 这样的情况。这种情况下,delete[] pBase 明显不会调用虚析构函数(当然,这并不一定,我后面会说) ,这就是上面云风回的微博。对此,我觉得如果是这个样子,这个程序员完全没有搞懂C语言中的指针和数组是怎么一回事,也没有搞清楚, 什么是对象,什么是对象的指针和引用,这完全就是C语言没有学好。
后来,在看到了 @GeniusVczh 的原文 《如何设计一门语言(一)——什么是坑(a)》最后时,才知道了说的是第二种情况。也就是下面的这个示例(我加了虚的析构函数这样方便编译):
class Base { public: virtual ~B(){ cout <<"B::~B()"<<endl; } }; class Derived : public Base { public: virtual ~D() { cout <<"D::D~()"<<endl; } }; Base* pBase = new Derived[10]; delete[] pBase;
C语言补课
我先不说这段C++的程序在什么情况下能正确调用派生类的析构函数,我还是先来说说C语言,这样我在后面说这段代码时你就明白了。
对于上面的:
Base* pBase = new Derived[10];
这个语言和下面的有什么不同吗?
Derived d[10]; Base* pBase = d;
一个是堆内存动态分配,一个是栈内存静态分配。只是内存的位置和类型不一样,在语法和使用上没有什么不一样的。(如果你把Base 和 Derived想成struct,把new想成malloc() ,你还觉得这和C++有什么关系吗?)
那么,你觉得pBase这个指针是指向对象的,是对象的引用,还是指向一个数组的,是数组的引用?
于是乎,你可以想像一下下面的场景:
int *pInt; char* pChar; pInt = (int*)malloc(10*sizeof(int)); pChar = (char*)pInt;
对上面的pInt和pChar指针来说,pInt[3]和pChar[3]所指向的内容是否一样呢?当然不一样,因为int是4个字节,char是1个字节,步长不一样,所以当然不一样。
那么再回到那个把Derived[]数组的指针转成Base类型的指针pBase,那么pBase[3]是否会指向正确的Derrived[3]呢?
我们来看个纯C语言的例程,下面有两个结构体,就像继承一样,我还别有用心地加了一个void *vptr,好像虚函数表一样:
struct A { void *vptr; int i; }; struct B{ void *vptr; int i; char c; int j; }b[2] ={ {(void*)0x01, 100, 'a', -1}, {(void*)0x02, 200, 'A', -2} };
注意:我用的是G++编译的,在64bits平台上编译的,其中的sizeof(void*)的值是8。
我们看一下栈上内存分配:
struct A *pa1 = (struct A*)(b);
用gdb我们可以看到下面的情况:(pa1[1]的成员的值完全乱掉了)
(gdb) p b $7 = {{vptr = 0x1, i = 100, c = 97 'a', j = -1}, {vptr = 0x2, i = 200, c = 65 'A', j = -2}} (gdb) p pa1[0] $8 = {vptr = 0x1, i = 100} (gdb) p pa1[1] $9 = {vptr = 0x7fffffffffff, i = 2}
我们再来看一下堆上的情况:(我们动态了struct B [2],然后转成struct A *,然后对其成员操作)
struct A *pa = (struct A*)malloc(2*sizeof(struct B)); struct B *pb = (struct B*)pa; pa[0].vptr = (void*) 0x01; pa[1].vptr = (void*) 0x02; pa[0].i = 100; pa[1].i = 200;
用gdb来查看一下变量,我们可以看到下面的情况:(pa没问题,但是pb[1]的内存乱