继承 - 为什么这是非法的？答案

【问题标题】：Inheritance - why is this illegal?继承 - 为什么这是非法的？
【发布时间】：2012-08-15 21:14:08
【问题描述】：

我正在参加一个 C++ 测验。并遇到了以下代码 - 这是非法的，但我不明白为什么。谁能解释为什么这条线：

Box* b1 = s1->duplicate();

生成编译器错误，“无法从 Shape* 转换为 Box”？我假设s1->duplicate() 正在调用Box::duplicate()，因为s1 实际上指向Box - 但从编译器错误来看，它看起来像是在调用Shape::duplicate()。

#include <iostream>

struct Shape
{
  virtual Shape* duplicate()
  {
    return new Shape;
  }

  virtual ~Shape() {}
};

struct Box : public Shape
{
  virtual Box* duplicate()
  {
    return new Box;
  }

};

int main(int argc, char** argv) 
{ 
  Shape* s1 = new Box;

  Box* b1 = s1->duplicate();

  delete s1;
  delete b1;
  return 0; 
}

【问题讨论】：

因为this.

标签： c++ inheritance types typechecking

【解决方案1】：

C++ 语言是静态类型的。关于调用合法性的决定是在编译时做出的。很明显，编译器无法知道s1->duplicate() 返回一个指向Box 对象的指针。在这种情况下，期望它接受您的代码是不合逻辑的。

是的，s1->duplicate() 在您的示例中确实调用了Box::duplicate，但是您希望编译器如何知道这一点？从您的具体示例中可以说它是“显而易见的”，但是这种语言功能的规范对这种“显而易见”的情况也不例外。

【讨论】：

【解决方案2】：

Shape::duplicates() 返回一个Shape*，它不是Box*。您实际返回的运行时类型与它无关。编译器怎么知道返回的Shape*实际上指向了Box？

编辑：考虑一下：

struct Shape
{
  virtual Shape* duplicate()
  {
    return new Shape;
  }

  virtual ~Shape() {}
};

struct Box : public Shape
{
  virtual Box* duplicate()
  {
    return new Box;
  }

};

struct Sphere : public Shape
{
  virtual Sphere* duplicate()
  {
    return new Sphere;
  }

};

Shape* giveMeABoxOrASpehere()
{
    if ( rand() % 2 )
       return new Box;
    else
       return new Sphere;
}

//
Shape* shape = giveMeABoxOrASphere();
// What does shape->duplicate() return?

Box* shape = giveMeABoxOrASphere();
// shoud this compile?

【讨论】：

嗯。好吧 - 我想我是这样想的，如果编译器可以接受 Shape* s = new Box`，那么它会以某种方式知道 s1 现在是一个指向 Box 的指针。太晚了，我觉得我的大脑已经炸了。 . .
@BeeBand：Shape* s = new Box; 和 Box* b = new Shape; 之间有一个重要区别。
@BeeBand 在这种情况下，您可以通过dynamic_cast 找到，因此类型信息不会完全丢失。它只是编译器无法使用。
@BeeBand "假设我是这样想的 (...)" 是的，编译器可以有一个推理引擎。就像人类可以做出推断一样。请以数学方式描述您期望编译器拥有的推理引擎（如果有良好的数学描述，实现肯定是微不足道的）。 ;)
@FailedDev "盒子是一个形状" 。 . .我同意你的观点，但我无法在精神上飞跃到“因此 s1->Duplicate() 必须调用 Shape::duplicate()”。我正在尝试 :-)

【解决方案3】：

出于完全相同的原因

Shape* s1 = new Box;
Box* b1 = s1;

不编译。编译器不关心 s1 引用 Box，也不应该关心。

如果您知道s1 指的是Box，请直接说出来：

Box *s1 = new Box;

关于语法的说明：Box * s1; 的解析规则是（非常简化的）：

declaration := type-name declarator ;
declarator := name 
            | * declarator

所以解析是：

   Box        *       s1        ;
                   ^^^^^^^^
                  declarator
^^^^^^^^^    ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
type-name         declarator

分组为Box (* (s1) )

写Box *s1; 被认为是最好的样式，因为它比Box* s1; 更符合解析如果您在一个声明中声明多个变量，Box* 语法可能会令人困惑：

Box* x, y;

x 是指向Box 的指针，但y 是Box，解析为：

Box (*x), y;

【讨论】：