使用基类对象访问仅派生类的方法

Posted 2023-02-23

【中文标题】使用基类对象访问仅派生类的方法

【英文标题】：Accessing derived class-only methods using base class object

【发布时间】：2018-08-20 03:43:09

【问题描述】：

我是 OO 编程新手，我想知道如何解决以下问题 -

我有以下：

class A

    public:
    A() ;
    ~A() ;

    virtual functionA() = 0;


class B: public A

    public:
    B() ;
    ~B() ;

    functionA();
    functionB();

有没有办法使用基类 A 的对象来访问函数 B？如果不是，为什么不可能？如果是，如何做到这一点？我试图在这个网站上找到这个答案，但没有找到任何具体的答案。

【问题讨论】：

如果functionB 访问B 的某个成员，如果您通过A 类型的对象访问functionB，您希望程序如何工作？

请定义什么是“访问功能B”。得到它的地址，给它打电话，或者别的什么？

通过“访问函数B”，我的意思是“调用函数B”

@xskxzr 如果 functionB 不访问 B 的某个成员怎么办？例如，假设 functionB 接受一些参数并且只使用它们。然后呢？

【参考方案1】：

我会稍微修改你的例子，让你更好地理解：

class Animal

    public:
    A() ;
    ~A() ;

    virtual Eat() = 0;


class Bird: public Animal

    public:
    B() ;
    ~B() ;

    Eat();
    Fly();

是否应该允许Animal对象访问属于Bird的函数Fly？ 不，因为不是所有Animals 是Birds。 但是，如果您确定特定的Animal 对象是Bird，那么您可以将Animal 对象向下转换为Bird，然后调用Fly 函数。 但是，通常不建议这样做。向上转换（将Bird 转换为Animal）是可以的，因为所有Birds 都是Animals。

【参考方案2】：

一般来说这是不可能的。 A类不能访问B类中的派生方法。一般关系是向上继承的。想象一个 C 类也有函数 B，分辨率会很模糊。

class A



class B:public A

   void functionB() ;


class C:public A

   void functionB() 



main()

  A a;
  a.functionB();  // What to call here?

话虽如此，如果实例实际上是 B，则可以使用向下转换。

main()

  B b;
  A&a = b; // ok since a B is-a A
  auto & b1 = dynamic_cast<B&>(a);  // ok since this particular instance is-a B
  b1.functionB();

也许这就是你想要的。

【讨论】：

如果你使用dynamic_cast，你应该以一种允许你验证它是否成功的方式来做。如果使用指针进行操作，您可以检查它是否为 nullptr（不兼容的类型）。但参考，你不能，它是UB。

【参考方案3】：

你只能使用对象 A 访问 B 的虚方法。这称为 runtime-polymorphism，它是通过虚函数实现的。因此，为了实现运行时行为，C++ 编译器会为每个具有虚函数的类或从具有虚函数的类继承的类插入 Virtual Table。

和你的代码一样，我会做一些小的修改：-

class A

    public:
    A() ;
    ~A() ;

    virtual void functionA() = 0;
    virtual void functionC();


class B: public A

    public:
    B() ;
    ~B() ;

    void functionA() override; //  C++ 11 : override keyword ensures that the function is virtual and is overriding a virtual function from a base class.
    void functionB();

由于类 A 包含一个虚函数，C++ 编译器插入了一个称为虚表指针的指针 v_ptr。编译器还为该类创建一个称为虚拟表的表，该表称为该类的 vtable。该表是在编译时创建的，v_ptr 保存了相应类的v_table 的地址。 vtable 是一个指向虚函数的函数指针数组。由于 functionA 是纯虚函数，因此在 vtable 中 functionA 的地址条目将为空，但 functionC 在 vtable 中具有有效的地址条目，因为它不是纯虚函数。

虚表包含指向A类的functionA()和functionC函数的指针。但是实现是不完整的，因为 functionA 是纯虚拟的。所以你不能创建A类的对象。

由于 B 类继承自 A 类，并且我们知道 A 类有一个数据成员 v_ptr。 B 类继承了 A 类的 v_ptr，但新的虚拟表将在 B 类的编译时创建。因此 B 类的 v_ptr 保存了 B 类的 vtable 的地址。由于B类已经实现了functionA功能。 B类的vtable包含指向B类的functionA函数的指针，但指向基类即A类的functionC函数的指针。

A *a = new B();
a->functionA(); //calls B functionA
a->functionC(); //calls A functionC since we haven't overriden this function in B