关于OO中继承的思考-深度认识类，对象，内存分配

曾经在一本书中看到过这样的一个问题：（语言：C++）

如果两个类，Parent和Child，Child继承Parent，Parent有一个函数print(),有成员变量pVar，Child中有两个函数print(),privatePrint(),有成员变量cVar，

现在 ，申明一个Parent类型的指针来指向一个Child的对象。

那么用这个指针可以调用privatePrint()函数吗？可以用这个指针可以调用成员cVar吗？

答案是：不能。

那如果Parent中有一个虚函数privatePrint()，那么可以调用到privatePrint()吗？

答案是：可以。

首先我用C++试了一遍。C++的代码如下
代码
1 #include <iostream>
2
3 using namespace std;
4
5 class Prarent
6 {
7 public:
8 Prarent(){};
9 int pVar;
10 void print()
11 {
12 cout<<"I am parent"<< endl;
13 }
14 //virtual void privatePrint(){};
15 };
16
17 class Child : public Prarent
18 {
19 public:
20 Child(){};
21 int cVar;
22 void print()
23 {
24 cout<<"I am child"<< endl;
25 }
26 void privatePrint()
27 {
28 cout<<"I am child' function privatePrint()"<< endl;
29 }
30 };
31
32 void main()
33 {
34 Prarent *parent;
35 Child child; // 原先我竟然写成 Child child = new Child(); 用久了C#, 都是C#惹的祸.
36 parent = &child;
37 parent->print();
38 // parent->privatePrint(); 编译通不过.
39 // 1: 说明父类的指针虽然指向了子类的对象, 但是却不能引用父类没有申明的函数.
40 // 2: 但是你将privatePrint申明为父类的虚函数, 则上面的可以运行成功.
41 }
42
43

其实之前我没有怎么在意这个问题。知道My sen Brother问了我。我才发现问题并非简单。

经过了我们相互的讨论之后，我们得到了一种解释。

我不敢保证一定完全是对的。但是却是我们自己的心得和体会。


理解这个问题。首先要明白两个问题：1：类在内存是怎么存放的？（编译阶段实现）2：对象实例在内存中是怎么存放的？

1：类在内存是怎么存放的？

我根据以前Teacher Lei说过的一些内容，计算机组成，汇编语言，自己看过一些书，得到自己的一种思考。

其中一个类，通过编译分别存在内存的两块地方，一个是代码段，一个是数据段；

代码段存放一个类的成员变量；（ie. 上面的pVar和cVar都是存放在代码段中）

数据段存放一个类的成员函数表；（ie. 上面的print（）和privatePrint（）都存放于这里）；

数据段中的每一个类的内存块应该由两个表填充，一个为虚函数表，一个为非虚函数表；

数据段中类的成员变量存放，如下：

int pVar

int cVar


代码段中类的成员函数表存放，如下：
Parent（）

Print（）

Child()

Print()

pravtePrint()


下面来解释 2：对象实例在内存中是怎么存放的？

我们拿上面的例子来说明：

当初始化一个Parent *parent 一个指针对象时，这时候parent所指向的地址就是100；


vPtr（虚函数指针） 地址：100

int pVar

当初始化一个Child类型 child 对象时，这时候child的地址就是200；（注意和指针不一样）

vPtr（虚函数指针） 地址：200

int pVar

int cVar


首先：为什么这边一定是这样排列的

还记得Teacher Lei说过吗？原因：子类在初始化的时候是先调用父类的构造函数！！

说明父类的成员一定是先被初始化的。

所以这边的结构必然是这样的。（这里很重要)

好了。到现在基本就把要知道的基础知识解决了。

不知道读着博客的人累了没有。。呵呵。后面的更精彩。



现在 把child对象的地址赋值给指针parent（即 parent = &child）

先来看看 parent->cVar 为什么不行？！

第一步：parent->cVar 其实是一个地址的偏移过程，现在parent的地址是200；那么cVar就代表2个偏移量；

按说电脑是可以找到202的这个地址的值。可是为什么不行呢？

第二步：在程序的编译过程中，每一个的成员函数名都被当做一个偏移量。

就像这里，pVar代表量1个偏移。cVar代表2个偏移量。

第三步：parent是Parent类型的。这个很关键。因为在编译的以后，parent已经初始化了一个最大偏移量max （这里的max为1）

第四步：结果已经很明显了。因为parent的最大偏移量max 为1。程序根本找不着偏移量为2的变量地址。


然后看看 parent->privatePrint() 为什么不行？
还是那个关键点。parent是Parent类型的，还记得上面说类在内存中的加载方式吗？parent指向的是Parent的内存块。所以在那个内存块中，根本找不着privatePrint()这个函数。

可是？有人因为会问了？为什么如果在Parent中申明了一个虚函数类型的privatePrint()就可以了呢？

还记得类的实例在内存中加载的那个图吗？每个类的前面都有一个的vPtr虚函数指针，他指向的是当前类的虚函数表。通过虚函数表中的privatePrint()也相当一个指针，指向了子类中实现父类虚函数的privatePrint()，自然就能找到了。

此时一切真相大白！！