c++基类包含派生类的实例

Posted 2023-02-22

【中文标题】c++基类包含派生类的实例

【英文标题】：c++ base class contain instance of a derived class

【发布时间】：2013-01-11 20:59:16

【问题描述】：

我想知道是否有人可以向我解释我如何能够实现类似的东西：

namespace advanced_cpp_oop

  class A
  
    B b;
  ;

  class B : public A
  
  ;


int main()

基类的实例在哪里可以包含派生类的实例？上面的代码编译时会产生如下错误：

g++ advanced_cpp_oop.cpp 
advanced_cpp_oop.cpp:8:5: error: ‘B’ does not name a type

可以编译的（几乎）等效的 Java 代码是：

public class AdvancedCppOop

  public static void main(String[] args)
  
    A a;
  


class A

  B b;


class B extends A

谢谢

【问题讨论】：

真的，如果你仔细想想，这有点傻。 A 将具有一定的大小（包括嵌入的 B），例如 N 字节。但是 B 至少会一样大，因为它包含 A 所做的所有字段，所以 A 需要更大才能容纳，这意味着 B 需要更大，.... . 另外，A 包含的B 必须包含一个A 作为它的基础对象，并且A 必须包含一个B，它必须包含一个A, ....跨度>

【参考方案1】：

你需要添加一个指针和一个前向声明：

namespace advanced_cpp_oop

  class B;

  class A
  
    B* b;
  ;

  class B : public A
  
  ;

在您的 C++ 代码中，您正在 class A 内创建 class B 的实例，这是不可能的，因为编译器还不知道 class B 的任何内容（尤其是大小）。

使用我回答中的代码，您需要动态分配class B 的实例并将其分配给代码中其他位置的b 指针。

另一方面，从设计的角度来看，这并没有真正的意义，因为父类不应该依赖于子类。

【讨论】：

是的，具体怎么做。

【参考方案2】：

您必须使用某种类型的指针，例如 unique_ptr 和前向声明：

  class B;

  class A
  
    std::unique_ptr<B> b;
  ;

  class B : public A
  
  ;

这很愚蠢，您可能应该重新考虑您的设计。

【讨论】：

Coplein 的“Envelope/Letter”和相关的成语浮现在脑海中——有时这样做是有意义的......

【参考方案3】：

C++ 和 Java 之间有一个非常重要的区别。 C++ 是一种具有值语义的语言，而 Java 是一种具有引用语义的语言。当在 Java 中创建除原始类型以外的任何变量时，您创建的不是该类型的对象，而是对此类对象的引用。相反，在 C++ 中，相同的构造指的是一个实际的对象。

如果您牢记这一点，就很容易理解为什么以下内容可能不起作用：

class Base 
   Derived d;
;
class Derived : Base ;

C++ 中的第一个定义意味着对象 Base 在内部（不是通过引用）包含 Derived 类型的对象。同时，Derived 通过继承包含一个 Base 类型的子对象。

这意味着 Derived 包含一个 Base 包含一个 Derived 包含一个 Base... Base 或 Derived 的大小是多少？

在具有引用语义的语言中，或者在使用指针的 C++ 中，这不是问题。 Base 对象包含一个指向 Derived 的引用/指针。 Derived 通过继承包含一个 Base 子对象。 Base 的大小是众所周知的：所有其他字段加上引用/指针的大小。 Derived 的大小是 Base 的大小加上添加的任何额外成员。

【参考方案4】：

Andreas 在正确答案上击败了我，但我只想补充一点，Java 代码之所以有效，只是因为 Java 对象由指针隐式持有（因此 B b = new B(...); 语句散布在整个 Java 代码中），即使它看起来并不喜欢它。您的原始 C++ 代码不起作用（即使添加了 B 类的前向声明），因为编译器不知道 B 对象有多大，因此不知道包含它的 A 对象有多大。另一方面，所有指针都具有相同的大小（无论指向的类型如何），因此当您将 B 对象替换为指向 A 类中 B 对象的指针时，编译器不会出现此类问题。