学习 C++：多态性和切片

Posted 2023-02-22

【中文标题】学习 C++：多态性和切片

【英文标题】：Learning C++: polymorphism and slicing

【发布时间】：2010-12-09 22:19:49

【问题描述】：

考虑以下示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Animal

public:
    virtual void makeSound() cout << "rawr" << endl;
;

class Dog : public Animal

public:
    virtual void makeSound() cout << "bark" << endl;
;

int main()

    Animal animal;
    animal.makeSound();

    Dog dog;
    dog.makeSound();

    Animal badDog = Dog();
    badDog.makeSound();

    Animal* goodDog = new Dog();
    goodDog->makeSound();

输出是：

rawr
bark
rawr
bark

但我认为输出肯定应该是“rawr bark bark bark”。坏狗怎么了？

---

更新：你可能对another question of mine感兴趣。

【问题讨论】：

我认为你的变量有一些命名错误。

代码甚至无法按原样编译。还有void main() ???呃...

我不明白为什么有人会否决这个问题——这既不是“不清楚”也不是“没用”。 +1 否决反对票。

指南“使非叶类抽象”可以防止这种意外。

另一个 +1 用于发布一个完整的、最小的示例来说明问题。这正是我们一直要求的。

【参考方案1】：

这是一个称为“切片”的问题。

Dog() 创建一个 Dog 对象。如果你打电话给Dog().makeSound()，它会像你期望的那样打印“bark”。

问题是您正在使用Dog 初始化badDog，它是Animal 类型的对象。由于Animal 只能包含Animal 而不能包含从Animal 派生的任何内容，因此它采用Dog 的Animal 部分并用它初始化自身。

badDog 的类型始终为Animal；它永远不会是其他任何东西。

在 C++ 中获得多态行为的唯一方法是使用指针（正如您在 goodDog 示例中所展示的那样）或使用引用。

引用（例如，Animal&）可以引用从Animal 派生的任何类型的对象，而指针（例如，Animal*）可以指向从Animal 派生的任何类型的对象。但是，普通的 Animal 始终是 Animal，仅此而已。

Java 和 C# 等一些语言具有引用语义，其中变量（在大多数情况下）只是对对象的引用，因此给定 Animal rex;、rex 实际上只是对某些 Animal 和 @987654344 的引用@ 使 rex 引用一个新的 Dog 对象。

C++ 不是这样工作的：变量不引用 C++ 中的对象，变量是对象。如果你在 C++ 中说rex = Dog()，它会将一个新的Dog 对象复制到rex，并且由于rex 实际上是Animal 类型，它会被切片，并且只复制Animal 部分。这些被称为值语义，这是 C++ 中的默认值。如果要在 C++ 中使用引用语义，则需要显式使用引用或指针（它们都与 C# 或 Java 中的引用不同，但它们更相似）。

【讨论】：

很好的解释。谢谢！

我要补充一点，我将 Java 与 C# 和 C++ 的类型系统之间的比较过分简化了。

为什么 c++ 对象赋值不复制 vptr 和其余成员，以获得变量级别的多态性？

【参考方案2】：

 Animal badDog = Dog();
    ad.makeSound();

当您实例化 Dog 并将其按值分配给 Animal 变量时，您将 slice 对象。这基本上意味着您从badDog 中剥离所有Dog-ness 并将其放入基类中。

为了在基类中使用多态性，您必须使用指针或引用。

【参考方案3】：

您使用赋值运算符初始化了 badDog。因此 Dog() 被复制为 Animal。您的程序的输出是正确的。 :)