C/C++易错难点笔记01

疑惑点

C++是一门奇妙的语言。非常多时候你对底层不熟悉，非常难知道某些情况下的结果，以下是我不断积累的疑惑点，这里将其记录下来。

类的转换问题

代码：

class A{
public:
    virtual void f()
    {
        cout << "A" << endl;
    }
};

class B: public A{
public:
    virtual void f()
    {
        cout << "B" << endl;
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
    A* pa =  new A();
    pa->f();
    B* pb = (B*)pa; 
    pb->f();

    delete pa,pb;
    pa = new B();
    pa->f(); //多态
    pb = (B*)pa;
    pb->f();
}

以下语句发生什么变化。

B* pb = (B*)pa;
解析：事实上什么变化也没有发生。还是输出A，不存在覆盖问题，pb指向pa原来地址。

虚函数中返回值类型不同。能覆盖吗？

答：不能覆盖。派生类重写基类的虚函数。返回值类型也必须同样。

基类默认构造派生类是否须要显示调用

例如以下代码报错吗？

class A{
public:
    A(int a){}
};

class B: public A{
public:
    B(){}
};

解释。在基类没有默认构造的情况下，派生类是须要显式调用。

所以上面代码编译不通过。

基类和派生类之间的转换问题

以下程序结果是什么：

class A{public: int m_a;};
class B{public: int m_b;};
class C:public A,public B{public: int m_c;};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){
    C* pc = new C; 
    pc->m_a = 1;    pc->m_b = 2;    pc->m_c = 3;
    B* pb = dynamic_cast<B*>(pc); 
    A* pa = dynamic_cast<A*>(pc); 
    B pbb = *pc; //这里会发生什么？

    cout << pc << endl;
    cout << pb << endl;
    cout << pa << endl;
    cout << &pbb << "sizeof:" << sizeof(pbb) << "m_b" << pbb.m_b << endl;
    if (pc == pb)
        cout << "equal" << endl;
    else
        cout << "not equal" << endl;

    if ((int)pc == (int)pa)
        cout << "equal" << endl;
    else
        cout << "not equal" << endl;
}

解析：每一个语句解释例如以下，
1. A* pa = dynamic_cast<A*>(pc); 此时pa指向了子类A的那部分，地址值与pc同样。
2. B pbb = *pc; 这里会发生分割，调用了B类拷贝构造，将B的那部分分割到pbb的所在的栈空间中。

3. if (pc == pb) 这里会发生隐式类型转换，pc = (C*)pb
4. if ((int)pc == (int)pa) 尽管没有隐式类型转换，但地址同样。

dynamic_cast问题

以下代码中哪条语句会出现故障。

class A{
public:
    virtual void foo(){cout << "A foo()" << endl; }
    void pp(){ cout << "A pp()" << endl; }
};

class B:public A{
public:
    void foo(){cout << "B foo()" << endl; }
    void pp(){ cout << "B pp()" << endl; }
    void funB(){ cout << "B::funB()" << endl;}
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    A a;
    A *pa = &a;
    (dynamic_cast<B*>(pa))->foo();  //语句1
    (dynamic_cast<B*>(pa))->pp();   //语句2
    (dynamic_cast<B*>(pa))->funB(); //语句3
    system("pause");
    return 0;
}

解析：语句1会出现故障。foo()是虚函数。编译器会依据对象的虚函数指针查找虚函数表，定位foo函数。

dynamic_cast不是强制类型转换，而是带有某种“咨询”性质的。假设不能转换，dynamic_cast会返回NULL。表示不成功。

上面3条语句相当于：

    B* bnull = NULL;
    bnull->foo();
    bnull->pp();
    bnull->funB();

上面的转换时不成功的，所以返回的是NULL指针。又由于pp和funB函数未使用不论什么成员数据，也不是虚函数。不须要this指针，也不须要动态绑定，所以能够正常执行。

虚拟继承和带有虚函数的继承内存分布情况

以下代码输出结果是多少？

class A{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char ca[3];
};

class B:virtual public A{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char cb[3];
};

class C:virtual public B{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char cb[3];
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    cout << sizeof(A) << endl;
    cout << sizeof(B) << endl;
    cout << sizeof(C) << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

解析:结果是8，16。24。
然而，以下代码输出结果又是多少？
去掉了虚拟继承

class A{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char ca[3];
};

class B:public A{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char cb[3];
};

class C:public B{
public:
    virtual void foo(){};
private:
    char cb[3];
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    cout << sizeof(A) << endl;
    cout << sizeof(B) << endl;
    cout << sizeof(C) << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

解析：结果为8，12。6。
1. 带有虚函数的虚拟继承中，也分两种情况，1.派生类中定义了新的虚函数。而且部分重写了虚基类的虚函数，这个时候。派生类中有3个虚表指针，一个指向虚基类的虚函数指针，一个自己的虚表指针（实现多态），另一个基类自己虚表指针。

2.派生类所有重写虚基类虚函数，且没有新定义虚函数，这时候，派生类中含有两个虚表指针。另一个基类自己虚表指针，个指向虚基类的虚函数指针。
2. 基类不带虚函数的虚继承中，分两种情况，1.基类和派生类中都没有虚函数。这个时候，派生类仅仅会多加入一个虚表指针，指向虚基类的虚函数(尽管虚基类中没有虚函数)。2.基类中没有虚函数。派生类中有虚函数，则会生产两个虚表指针。一个指向自己虚函数的的虚表指针和一个指向虚基类的虚函数指针。

3. 带虚函数的普通继承中，这个时候不论是基类还是派生类，仅仅要类中有虚函数。都会有且仅仅有一个虚函数指针。
再看以下代码：

验证了第一个的第一种情况。
在看以下：

这验证了第二个的另外一种情况。
另一个非常有趣的问题：

怎么没有内存对其了呢？这时假设再定义一个int就会有内存对齐了。假设没有就是以1字节对齐。
最后，总结下，虚拟继承和虚函数多态机制是分开的。虚拟继承会保留基类中的虚表指针，而且加入一个指向虚基类的虚拟指针，它并不会实现多态。