为什么我们需要超类的指针指向子类的对象？

Question

我现在正在学习C ++，并且阅读了许多有关使用超类的指针指向子类的对象的资料，尤其是在（纯）虚拟类的情况下。 由于我没有太多经验，所以谁能帮助我了解我们为什么需要这样做？ 非常感谢！

Answer 1

你并不需要 。 如果您确实需要，可以使用指向派生类型的指针。

Liskov替换原则说，无论何时需要基本类型，我们都应该始终能够使用派生类型。 这个想法是，派生类型的限制不应超过其基类。 这样，派生的实际上是-基本类型，并且可以在将要使用基本类型的任何地方使用。 基本类型定义接口，派生类型应满足该相同接口。 如果喜欢，派生类型可以扩展接口。

函数应该采用的指针类型取决于您希望能够接受的指针。 例如，如果您有一个包含两个Widget的层次结构，即Button和List ，则如果您的函数乐于采用任何一种Widget ，则应采用Widget* 。 但是，如果该函数特别需要一个Button ，则应使用Button* 。 这样做的原因是该功能可能需要某些只有Button才能提供的功能。

当通过指针调用成员函数并且编译器看到该函数是virtual ，编译器将确保使用对象的动态类型来确定要调用的函数。 也就是说，假设您有一个Widget*参数，但实际上将指针传递给Button对象。 对象的静态类型是Widget （如果编译器仅查看参数类型），但其动态类型是Button 。 如果调用widget->draw() ，其中draw是virtual函数，它将看到动态类型为Button并确保调用了Button::draw 。

但是，我一般不建议使用原始指针，因此，如果可以的话，最好使用引用（ Widget& ）或智能指针。

Answer 2

这是一个例子：

struct base { virtual void do_stuff(); = 0 };

struct specialization1: base {
    void do_stuff() override { std::cout << "doing concrete stuff"; }
};

考虑您具有要调用do_stuff的客户端代码。

第一次执行 （这是不执行的操作）：

void client_do_stuff( specialization1& s ) { s.do_stuff(); }

此功能有效。 如果您决定（从现在开始四个月）添加到您的代码库中：

struct specialization2: base {
    void do_stuff() override { std::cout << "doing other concrete stuff"; }
};

您可能需要调用void client_do_stuff的实例specialization2 。 您可以使用specialization2参考来复制client_do_stuff ，但这是代码重复并且不必要。

更好的解决方案是将client_do_stuff更改为对基类的引用，并对这两个专业化使用相同的实现。

第二实施 ：

void client_do_stuff( base& b ) { b.do_stuff(); }

客户代码：

specialization1 s1;
specialization2 s2;
client_do_stuff(s1); // works
client_do_stuff(s2); // works

client_do_stuff的此实现是根据基类的公共接口而不是专门化实现的。 这使功能“面向未来”（该原理有时称为“接口编程，而不是实现”）。

Answer 3

这个想法如下：一个对象具有以下接口（纯虚拟类）。 我将把一个具体的对象传递给您的代码，该代码遵循此接口，但是我将自己保密（封装）该对象的内部细节。 因此，您的代码无法假设对象的精确大小等。 因此，在编译代码时，在处理对象时必须使用指针或引用。