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C++将派生类赋值给基类(向上转型)(一)

时间:2020-05-23 11:59:48

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C++将派生类赋值给基类(向上转型)(一)

在 C/C++ 中经常会发生数据类型的转换,例如将 int 类型的数据赋值给 float 类型的变量时,编译器会先把 int 类型的数据转换为 float 类型再赋值;反过来,float 类型的数据在经过类型转换后也可以赋值给 int 类型的变量。
数据类型转换的前提是,编译器知道如何对数据进行取舍。例如:

int a = 10.9;printf("%d\n", a);

输出结果为 10,编译器会将小数部分直接丢掉(不是四舍五入)。再如:

float b = 10;printf("%f\n", b);

输出结果为 10.000000,编译器会自动添加小数部分。

#include "stdio.h"int main(){int a = 10.9;printf("%d\n", a);float b = 10;printf("%f\n", b);return 0;}

1010.000000

类其实也是一种数据类型,也可以发生数据类型转换,不过这种转换只有在基类和派生类之间才有意义,并且只能将派生类赋值给基类,包括将派生类对象赋值给基类对象、将派生类指针赋值给基类指针、将派生类引用赋值给基类引用,这在 C++ 中称为向上转型(Upcasting)。相应地,将基类赋值给派生类称为向下转型(Downcasting)。

向上转型非常安全,可以由编译器自动完成;向下转型有风险,需要程序员手动干预。本节只介绍向上转型,向下转型将在后续章节介绍。

向上转型和向下转型是面向对象编程的一种通用概念,它们也存在于 Java、C# 等编程语言中。

将派生类对象赋值给基类对象

下面的例子演示了如何将派生类对象赋值给基类对象:

#include <iostream>using namespace std;//基类class A{public:A(int a);int m_a;public:void display();};A::A(int a):m_a(a) {}void A::display() {cout<<"Class A:m_a="<<m_a<<endl;}//派生类class B:public A{public:B(int a1,int b);public:void display();public:int m_b;};B::B(int a, int b):A(a),m_b(b) {}void B::display() {cout<<"Class B:m_a="<<m_a<<", m_b"<<m_b<<endl;}int main(){A a(10);B b(66,99);//赋值前a.display();b.display();cout<<"---------------"<<endl;a=b;a.display();b.display();return 0;}

Class A:m_a=10Class B:m_a=66, m_b99---------------Class A:m_a=66Class B:m_a=66, m_b99

本例中 A 是基类, B 是派生类,a、b 分别是它们的对象,由于派生类 B 包含了从基类 A 继承来的成员,因此可以将派生类对象 b 赋值给基类对象 a。通过运行结果也可以发现,赋值后 a 所包含的成员变量的值已经发生了变化。

赋值的本质是将现有的数据写入已分配好的内存中,对象的内存只包含了成员变量,所以对象之间的赋值是成员变量的赋值,成员函数不存在赋值问题。

运行结果也有力地证明了这一点,虽然有a=b;这样的赋值过程,但是 a.display() 始终调用的都是 A 类的 display() 函数。换句话说,对象之间的赋值不会影响成员函数,也不会影响 this 指针。

将派生类对象赋值给基类对象时,会舍弃派生类新增的成员,也就是“大材小用”,如下图所示:

可以发现,即使将派生类对象赋值给基类对象,基类对象也不会包含派生类的成员,所以依然不同通过基类对象来访问派生类的成员。对于上面的例子,a.m_a 是正确的,但 a.m_b 就是错误的,因为 a 不包含成员 m_b。

这种转换关系是不可逆的,只能用派生类对象给基类对象赋值,而不能用基类对象给派生类对象赋值。理由很简单,基类不包含派生类的成员变量,无法对派生类的成员变量赋值。同理,同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。

要理解这个问题,还得从赋值的本质入手。赋值实际上是向内存填充数据,当数据较多时很好处理,舍弃即可;本例中将 b 赋值给 a 时(执行a=b;语句),成员 m_b 是多余的,会被直接丢掉,所以不会发生赋值错误。但当数据较少时,问题就很棘手,编译器不知道如何填充剩下的内存;如果本例中有b= a;这样的语句,编译器就不知道该如何给变量 m_b 赋值,所以会发生错误。

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