学懂C++(五十):深入详解 C++ 陷阱:对象切片(Object Slicing)

2024-09-03 04:44

本文主要是介绍学懂C++(五十):深入详解 C++ 陷阱:对象切片(Object Slicing),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

对象切片基本概念

什么是对象切片?

对象切片(Object Slicing)是 C++ 中的一个常见陷阱,发生在将派生类对象赋值给基类对象时。由于基类对象无法存储派生类特有的数据和行为,因此派生类对象的特有部分会被“切掉”,只保留基类部分。

为什么会发生对象切片?

        对象切片发生的原因在于 C++ 的赋值操作是基于值语义的。当你将一个派生类对象赋值给一个基类对象时,实际上是创建了一个新的基类对象,而这个新的基类对象只能包含基类的成员变量和方法。因此,派生类对象的特有部分(即派生类独有的数据和方法)就会被丢弃,这就是对象切片。

示例代码

让我们通过一个具体的例子来深入理解对象切片。

#include <iostream>//基类
class Base {
public:Base(int a): a_(a) {}virtual void show() const {std::cout << "Base class, a: " << a_ << std::endl;}
private:int a_;
};//派生类
class Derived : public Base {
public:Derived(int a, int b): Base(a), b_(b) {}virtual void show() const override {Base::show();std::cout << "Derived class, b: " << b_ << std::endl;}
private:int b_;
};int main() {Derived d(5, 10);Base b = d; // 对象切片,b_ 被“切掉”b.show();   // 只调用 Base 类的 show(),不会显示 b_return 0;
}

 运行结果

Base class, a: 5

如上所示,派生类的 show() 方法没有被调用,派生类对象的成员变量 b_ 也没有被显示。这是因为 bBase 类型的对象,无法存储 Derived 类型的特有部分。对象切片发生在将派生类对象 d 赋值给基类对象 b 时,导致派生类对象的特有数据 b_ 被丢弃。

如何避免对象切片?

有多种方法可以避免对象切片,以下是几种常见的方法。

1. 使用指针或引用

使用指针或引用可以避免对象切片,因为它们不会创建基类对象的副本。这种方法确保派生类的特有部分不会被“切掉”。

int main() {Derived d(5, 10);Base* pb = &d; // 使用指针pb->show();   // 调用 Derived 类的 show() 方法Base& rb = d; // 使用引用rb.show();    // 调用 Derived 类的 show() 方法return 0;
}
运行结果
Base class, a: 5
Derived class, b: 10
Base class, a: 5
Derived class, b: 10

在这段代码中,pbrb 分别是指向 d 的指针和引用。通过它们调用 show() 方法时,会根据虚函数机制动态绑定到 Derived 类的 show() 方法。

2. 使用多态和虚函数

确保基类中的方法是虚函数,这样即使通过基类指针或引用调用方法,也能动态绑定到派生类的实现。注意:虚函数不能避免对象切片,只能保证在使用指针或引用时实现多态行为。

class Base {
public:Base(int a): a_(a) {}virtual void show() const {  // 使用 virtual 关键字std::cout << "Base class, a: " << a_ << std::endl;}virtual ~Base() {} // 确保基类有虚析构函数
private:int a_;
};class Derived : public Base {
public:Derived(int a, int b): Base(a), b_(b) {}virtual void show() const override {Base::show();std::cout << "Derived class, b: " << b_ << std::endl;}
private:int b_;
};int main() {Derived d(5, 10);Base b = d; // 对象切片仍然发生b.show();   // 只调用 Base 类的 show(),不会显示 b_Base* pb = &d; // 使用指针pb->show();   // 调用 Derived 类的 show() 方法Base& rb = d; // 使用引用rb.show();    // 调用 Derived 类的 show() 方法return 0;
}
 运行结果
Base class, a: 5
Base class, a: 5
Derived class, b: 10
Base class, a: 5
Derived class, b: 10

这里,第一行结果来自于对象切片操作,仅调用了 Base 类的 show() 方法,而没有显示派生类的特有数据 b_。后续使用指针或引用来调用 show() 方法时,动态多态性确保了调用 Derived 类的 show() 方法。

3. 使用智能指针

使用智能指针(如 std::unique_ptrstd::shared_ptr)来管理动态分配的对象,可以有效避免对象切片,同时更好地管理内存。

#include <memory>
#include <iostream>class Base {
public:Base(int a) : a_(a) {}virtual void show() const {std::cout << "Base class, a: " << a_ << std::endl;}
private:int a_;
};class Derived : public Base {
public:Derived(int a, int b) : Base(a), b_(b) {}virtual void show() const override {Base::show();std::cout << "Derived class, b: " << b_ << std::endl;}
private:int b_;
};int main() {std::unique_ptr<Base> pb = std::make_unique<Derived>(5, 10); // 使用智能指针管理动态分配的对象pb->show(); // 调用 Derived 类的 show() 方法std::shared_ptr<Base> spb = std::make_shared<Derived>(5, 10); // 使用智能指针spb->show(); // 调用 Derived 类的 show() 方法return 0;
}
运行结果
Base class, a: 5
Derived class, b: 10
Base class, a: 5
Derived class, b: 10

此例中,pbspb 是指向 Derived 类型对象的智能指针,因此调用了 Derived 类的 show() 方法,避免了对象切片。

总结

        对象切片是 C++ 中一个常见而隐蔽的陷阱,发生在将派生类对象按值赋给基类对象时。由于基类对象无法存储派生类的特有部分,这些特有数据和行为将会被丢弃。要避免对象切片,可以使用指针或引用来管理对象,或者使用智能指针来处理动态分配的对象。此外,通过使用虚函数,可以确保基类指针或引用的多态性行为,但这并不能避免对象切片本身。

        理解和避免对象切片是编写高质量 C++ 代码的关键。掌握这些技术和概念不仅可以提高代码的健壮性,还能使程序更具有扩展性和维护性,避免由于对象切片带来的各种潜在问题。

这篇关于学懂C++(五十):深入详解 C++ 陷阱:对象切片(Object Slicing)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1132060

相关文章

Nginx location匹配模式与规则详解

《Nginxlocation匹配模式与规则详解》:本文主要介绍Nginxlocation匹配模式与规则,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、环境二、匹配模式1. 精准模式2. 前缀模式(不继续匹配正则)3. 前缀模式(继续匹配正则)4. 正则模式(大

C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化

《C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化》在C++工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作,所以本文就来聊聊C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化吧... 目录设计预期设计思路代码实现使用方法在 C++ 工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作。由于数据类

Android实现在线预览office文档的示例详解

《Android实现在线预览office文档的示例详解》在移动端展示在线Office文档(如Word、Excel、PPT)是一项常见需求,这篇文章为大家重点介绍了两种方案的实现方法,希望对大家有一定的... 目录一、项目概述二、相关技术知识三、实现思路3.1 方案一:WebView + Office Onl

Java实现优雅日期处理的方案详解

《Java实现优雅日期处理的方案详解》在我们的日常工作中,需要经常处理各种格式,各种类似的的日期或者时间,下面我们就来看看如何使用java处理这样的日期问题吧,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录前言一、日期的坑1.1 日期格式化陷阱1.2 时区转换二、优雅方案的进阶之路2.1 线程安全重构2

Java中的JSONObject详解

《Java中的JSONObject详解》:本文主要介绍Java中的JSONObject详解,需要的朋友可以参考下... Java中的jsONObject详解一、引言在Java开发中,处理JSON数据是一种常见的需求。JSONObject是处理JSON对象的一个非常有用的类,它提供了一系列的API来操作J

HTML5中的Microdata与历史记录管理详解

《HTML5中的Microdata与历史记录管理详解》Microdata作为HTML5新增的一个特性,它允许开发者在HTML文档中添加更多的语义信息,以便于搜索引擎和浏览器更好地理解页面内容,本文将探... 目录html5中的Mijscrodata与历史记录管理背景简介html5中的Microdata使用M

html5的响应式布局的方法示例详解

《html5的响应式布局的方法示例详解》:本文主要介绍了HTML5中使用媒体查询和Flexbox进行响应式布局的方法,简要介绍了CSSGrid布局的基础知识和如何实现自动换行的网格布局,详细内容请阅读本文,希望能对你有所帮助... 一 使用媒体查询响应式布局        使用的参数@media这是常用的

HTML5表格语法格式详解

《HTML5表格语法格式详解》在HTML语法中,表格主要通过table、tr和td3个标签构成,本文通过实例代码讲解HTML5表格语法格式,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录一、表格1.表格语法格式2.表格属性 3.例子二、不规则表格1.跨行2.跨列3.例子一、表格在html语法中,表格主要通过< tab

Linux之计划任务和调度命令at/cron详解

《Linux之计划任务和调度命令at/cron详解》:本文主要介绍Linux之计划任务和调度命令at/cron的使用,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux计划任务和调度命令at/cron一、计划任务二、命令{at}介绍三、命令语法及功能 :at

Linux下如何使用C++获取硬件信息

《Linux下如何使用C++获取硬件信息》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用C++实现获取CPU,主板,磁盘,BIOS信息等硬件信息,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录方法获取CPU信息:读取"/proc/cpuinfo"文件获取磁盘信息:读取"/proc/diskstats"文