前言

在 C/C++中經(jīng)常會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，例如將 int 類型的數(shù)據(jù)賦值給 float 類型的變量時(shí)，編譯器會(huì)先把 int 類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 float 類型再賦值；反過(guò)來(lái)，float 類型的數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)類型轉(zhuǎn)換后也可以賦值給 int 類型的變量。

數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的前提是，編譯器知道如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍。例如：

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

 輸出結(jié)果為 10，編譯器會(huì)將小數(shù)部分直接丟掉（不是四舍五入）。再如：

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

輸出結(jié)果為 10.000000，編譯器會(huì)自動(dòng)添加小數(shù)部分。

類其實(shí)也是一種數(shù)據(jù)類型，也可以發(fā)生數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，不過(guò)這種轉(zhuǎn)換只有在基類和派生類之間才有意義，并且只能將派生類賦值給基類，包括將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象、將派生類指針賦值給基類指針、將派生類引用賦值給基類引用，這在 C++ 中稱為向上轉(zhuǎn)型（Upcasting）。相應(yīng)地，將基類賦值給派生類稱為向下轉(zhuǎn)型（Downcasting）。

向上轉(zhuǎn)型非常安全，可以由編譯器自動(dòng)完成；向下轉(zhuǎn)型有風(fēng)險(xiǎn)，需要程序員手動(dòng)干預(yù)。本節(jié)只介紹向上轉(zhuǎn)型，向下轉(zhuǎn)型將在后續(xù)章節(jié)介紹。

向上轉(zhuǎn)型和向下轉(zhuǎn)型是面向?qū)ο缶幊痰囊环N通用概念，它們也存在于 Java、C#等編程語(yǔ)言中。

將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象

下面的例子演示了如何將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象：

#include <iostream>
using namespace std;
 
//基類
class A{
public:
    A(int a);
public:
    void display();
public:
    int m_a;
};
A::A(int a): m_a(a){ }
void A::display(){
    cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl;
}
 
//派生類
class B: public A{
public:
    B(int a, 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);
    //賦值前
    a.display();
    b.display();
    cout<<"--------------"<<endl;
    //賦值后
    a = b;
    a.display();
    b.display();
 
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

Class A: m_a=10
Class B: m_a=66, m_b=99
----------------------------
Class A: m_a=66
Class B: m_a=66, m_b=99

本例中 A 是基類， B 是派生類，a、b 分別是它們的對(duì)象，由于派生類 B 包含了從基類 A 繼承來(lái)的成員，因此可以將派生類對(duì)象 b 賦值給基類對(duì)象 a。通過(guò)運(yùn)行結(jié)果也可以發(fā)現(xiàn)，賦值后 a 所包含的成員變量的值已經(jīng)發(fā)生了變化。

賦值的本質(zhì)是將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)寫入已分配好的內(nèi)存中，對(duì)象的內(nèi)存只包含了成員變量，所以對(duì)象之間的賦值是成員變量的賦值，成員函數(shù)不存在賦值問題。運(yùn)行結(jié)果也有力地證明了這一點(diǎn)，雖然有a=b;這樣的賦值過(guò)程，但是 a.display() 始終調(diào)用的都是 A 類的 display() 函數(shù)。換句話說(shuō)，對(duì)象之間的賦值不會(huì)影響成員函數(shù)，也不會(huì)影響 this 指針。

將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象時(shí)，會(huì)舍棄派生類新增的成員，也就是“大材小用”，如下圖所示：

 可以發(fā)現(xiàn)，即使將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象，基類對(duì)象也不會(huì)包含派生類的成員，所以依然不同通過(guò)基類對(duì)象來(lái)訪問派生類的成員。對(duì)于上面的例子，a.m_a 是正確的，但 a.m_b 就是錯(cuò)誤的，因?yàn)?a 不包含成員 m_b。

這種轉(zhuǎn)換關(guān)系是不可逆的，只能用派生類對(duì)象給基類對(duì)象賦值，而不能用基類對(duì)象給派生類對(duì)象賦值。理由很簡(jiǎn)單，基類不包含派生類的成員變量，無(wú)法對(duì)派生類的成員變量賦值。同理，同一基類的不同派生類對(duì)象之間也不能賦值。

要理解這個(gè)問題，還得從賦值的本質(zhì)入手。賦值實(shí)際上是向內(nèi)存填充數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)較多時(shí)很好處理，舍棄即可；本例中將 b 賦值給 a 時(shí)（執(zhí)行a=b;語(yǔ)句），成員 m_b 是多余的，會(huì)被直接丟掉，所以不會(huì)發(fā)生賦值錯(cuò)誤。但當(dāng)數(shù)據(jù)較少時(shí)，問題就很棘手，編譯器不知道如何填充剩下的內(nèi)存；如果本例中有b= a;這樣的語(yǔ)句，編譯器就不知道該如何給變量 m_b 賦值，所以會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

將派生類指針賦值給基類指針

除了可以將派生類對(duì)象賦值給基類對(duì)象（對(duì)象變量之間的賦值），還可以將派生類指針賦值給基類指針（對(duì)象指針之間的賦值）。我們先來(lái)看一個(gè)多繼承的例子，繼承關(guān)系為：

#include <iostream>
using namespace std;
 
//基類A
class A{
public:
    A(int a);
public:
    void display();
protected:
    int m_a;
};
A::A(int a): m_a(a){ }
void A::display(){
    cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl;
}
 
//中間派生類B
class B: public A{
public:
    B(int a, int b);
public:
    void display();
protected:
    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;
}
 
//基類C
class C{
public:
    C(int c);
public:
    void display();
protected:
    int m_c;
};
C::C(int c): m_c(c){ }
void C::display(){
    cout<<"Class C: m_c="<<m_c<<endl;
}
 
//最終派生類D
class D: public B, public C{
public:
    D(int a, int b, int c, int d);
public:
    void display();
private:
    int m_d;
};
D::D(int a, int b, int c, int d): B(a, b), C(c), m_d(d){ }
void D::display(){
    cout<<"Class D: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl;
}
 
int main(){
    A *pa = new A(1);
    B *pb = new B(2, 20);
    C *pc = new C(3);
    D *pd = new D(4, 40, 400, 4000);
 
    pa = pd;
    pa -> display();
 
    pb = pd;
    pb -> display();
 
    pc = pd;
    pc -> display();
 
    cout<<"-----------------------"<<endl;
    cout<<"pa="<<pa<<endl;
    cout<<"pb="<<pb<<endl;
    cout<<"pc="<<pc<<endl;
    cout<<"pd="<<pd<<endl;
 
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：
Class A: m_a=4
Class B: m_a=4, m_b=40
Class C: m_c=400
-----------------------
pa=0x9b17f8
pb=0x9b17f8
pc=0x9b1800
pd=0x9b17f8

本例中定義了多個(gè)對(duì)象指針，并嘗試將派生類指針賦值給基類指針。與對(duì)象變量之間的賦值不同的是，對(duì)象指針之間的賦值并沒有拷貝對(duì)象的成員，也沒有修改對(duì)象本身的數(shù)據(jù)，僅僅是改變了指針的指向。

1) 通過(guò)基類指針訪問派生類的成員

請(qǐng)讀者先關(guān)注第 68 行代碼，我們將派生類指針 pd 賦值給了基類指針 pa，從運(yùn)行結(jié)果可以看出，調(diào)用 display() 函數(shù)時(shí)雖然使用了派生類的成員變量，但是 display() 函數(shù)本身卻是基類的。也就是說(shuō)，將派生類指針賦值給基類指針時(shí)，通過(guò)基類指針只能使用派生類的成員變量，但不能使用派生類的成員函數(shù)，這看起來(lái)有點(diǎn)不倫不類，究竟是為什么呢？第 71、74 行代碼也是類似的情況。

pa 本來(lái)是基類 A 的指針，現(xiàn)在指向了派生類 D 的對(duì)象，這使得隱式指針 this 發(fā)生了變化，也指向了 D 類的對(duì)象，所以最終在 display() 內(nèi)部使用的是 D 類對(duì)象的成員變量，相信這一點(diǎn)不難理解。

編譯器雖然通過(guò)指針的指向來(lái)訪問成員變量，但是卻不通過(guò)指針的指向來(lái)訪問成員函數(shù)：編譯器通過(guò)指針的類型來(lái)訪問成員函數(shù)。對(duì)于 pa，它的類型是 A，不管它指向哪個(gè)對(duì)象，使用的都是 A 類的成員函數(shù)

概括起來(lái)說(shuō)就是：編譯器通過(guò)指針來(lái)訪問成員變量，指針指向哪個(gè)對(duì)象就使用哪個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)；編譯器通過(guò)指針的類型來(lái)訪問成員函數(shù)，指針屬于哪個(gè)類的類型就使用哪個(gè)類的函數(shù)。

2) 賦值后值不一致的情況

本例中我們將最終派生類的指針 pd 分別賦值給了基類指針 pa、pb、pc，按理說(shuō)它們的值應(yīng)該相等，都指向同一塊內(nèi)存，但是運(yùn)行結(jié)果卻有力地反駁了這種推論，只有 pa、pb、pd 三個(gè)指針的值相等，pc 的值比它們都大。也就是說(shuō)，執(zhí)行pc = pd;語(yǔ)句后，pc 和 pd 的值并不相等。

將派生類引用賦值給基類引用

引用在本質(zhì)上是通過(guò)指針的方式實(shí)現(xiàn)的，既然基類的指針可以指向派生類的對(duì)象，那么我們就有理由推斷：基類的引用也可以指向派生類的對(duì)象，并且它的表現(xiàn)和指針是類似的。

修改上例中 main() 函數(shù)內(nèi)部的代碼，用引用取代指針：

int main(){
    D d(4, 40, 400, 4000);
    A &ra = d;
    B &rb = d;
    C &rc = d;
    ra.display();
    rb.display();
    rc.display();
    return 0;
}

 運(yùn)行結(jié)果：
Class A: m_a=4
Class B: m_a=4, m_b=40
Class C: m_c=400

ra、rb、rc 是基類的引用，它們都引用了派生類對(duì)象 d，并調(diào)用了 display() 函數(shù)，從運(yùn)行結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雖然使用了派生類對(duì)象的成員變量，但是卻沒有使用派生類的成員函數(shù)，這和指針的表現(xiàn)是一樣的。

引用和指針的表現(xiàn)之所以如此類似，是因?yàn)橐煤椭羔槻]有本質(zhì)上的區(qū)別，引用僅僅是對(duì)指針進(jìn)行了簡(jiǎn)單封裝

最后需要注意的是，向上轉(zhuǎn)型后通過(guò)基類的對(duì)象、指針、引用只能訪問從基類繼承過(guò)去的成員（包括成員變量和成員函數(shù)），不能訪問派生類新增的成員。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于基于C/C++將派生類賦值給基類的超詳細(xì)講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C/C++將派生類賦值給基類內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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