分析一个c++程序的输出

6YKT6ZKm5LqI

今天的c++实验要我们分析一段代码的输出，我调试了很久但是还是不明白代码的第46、47、48行，也就是pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data的值，我的理解是pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data应该输出派生类的data值，也就是12，11，10，但是运行结果一个也对不上，麻烦大家帮我看看

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
    Base() : data(count)
    {
        cout << "Base-ctor" << endl;
        ++count;
    }
    ~Base()
    {
        cout << "Base-dtor" << endl;
        --count;
    }
    static int count;
    int data;
};
int Base::count;

class Derived : public Base
{
public:
    Derived() : data(count), data1(data)
    {
        cout << "Derived-ctor" << endl;
        ++count;
    } 
    ~Derived()
    {
        cout << "Derived-dtor" << endl;
        --count;
    }
    static int count;
    int data1;
    int data;
};
int Derived::count = 10;

int main()
{
    cout << sizeof(Base) << endl;   
    cout << sizeof(Derived) << endl;
    Base *pb = new Derived[3];  
    cout << pb[2].data << endl;   
    cout << pb[1].data << endl;    
    cout << pb[0].data << endl;    
    cout << ((static_cast<Derived *>(pb)) + 2)->data1 << endl;  
    delete[] pb;    
    cout << Base::count << endl;    
    cout << Derived::count << endl; 

    return 0;
}

运行结果

isdkz

在这段代码中，首先定义了一个名为Base的基类，其中包含一个静态成员变量count和一个普通成员变量data。在构造函数中，data的值被初始化为count的值，然后count自增。在析构函数中，count自减。

接着定义了一个名为Derived的派生类，继承自Base类。Derived类中包含一个静态成员变量count和两个普通成员变量data和data1。在构造函数中，data的值被初始化为count的值，data1的值被初始化为data的值，然后count自增。在析构函数中，count自减。

在主函数中，先输出了Base和Derived的大小，然后定义了一个指向Derived类型的Base指针pb，并将其指向一个Derived类型的数组。接着输出了pb[2].data、pb[1].data和pb[0].data的值，这里需要注意的是，pb是一个指向Base类型的指针，因此pb[ i].data实际上是访问的Base类中的data成员，而不是Derived类中的data成员。而在Derived类中，data的初始值为10，因此pb[2].data、pb[1].data和pb[0].data的值分别为10、11、12。

接着输出了((static_cast<Derived *>(pb)) + 2)->data1的值，这里需要先将pb强制转换为Derived类型的指针，然后再加上2，即访问了第三个Derived对象的data1成员，其值为12。

最后释放了pb指向的内存，并输出了Base::count和Derived::count的值，其中Base::count为0，Derived::count为13。这是因为在构造函数中count自增，而在析构函数中count自减，因此最后的count值为13。

6YKT6ZKm5LqI

isdkz 发表于 2023-5-11 09:29
在这段代码中，首先定义了一个名为Base的基类，其中包含一个静态成员变量count和一个普通成员变量data。在 ...

我也是这么理解的，可是pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data的值从运行结果上看不是12、11、10

isdkz

6YKT6ZKm5LqI 发表于 2023-5-11 09:31
我也是这么理解的，可是pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data的值从运行结果上看不是12、11、10

看起来这是由于对象切片（object slicing）的问题。在C++中，对象切片发生在基类对象被赋值给派生类对象，或者基类指针或引用指向派生类对象时，会丢失派生类特有的数据和行为。

在你的代码中，你通过基类指针(Base*)访问派生类数组的元素(Derived[3])，这样就发生了对象切片，丢失了Derived部分的数据和行为，只保留了Base部分的数据和行为。

具体来说，当你访问pb[2].data，pb[1].data和pb[0].data时，你实际上访问的是Base部分的data，而不是你期望的Derived部分的data。也就是说，你看到的输出是基类的data值，而不是派生类的data值。

另外，你的派生类Derived和基类Base都有一个名为"data"的成员，这可能会引起混淆。当你通过基类指针访问"data"时，实际上是访问的基类的"data"，而不是派生类的"data"。

如果你想要访问派生类的data，你需要将基类指针转换为派生类指针，然后再访问data。例如，你可以这样访问派生类的data：

cout << static_cast<Derived*>(&pb[2])->data << endl;

这样就可以访问到派生类的data值了。

6YKT6ZKm5LqI

isdkz 发表于 2023-5-11 09:34
看起来这是由于对象切片（object slicing）的问题。在C++中，对象切片发生在基类对象被赋值给派生类对象 ...

但是如果访问的是基类data，pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data的值应该是2、1、0，前两个变量的输出仍然与运行结果不匹配

isdkz

6YKT6ZKm5LqI 发表于 2023-5-11 10:00
但是如果访问的是基类data，pb[2].data、pb[1].data与pb[0].data的值应该是2、1、0，前两个变量的输出仍 ...

你的理解是正确的，我要道歉，之前我没注意到这个问题。让我们再次深入研究一下这个问题。

在你的代码中，你创建了一个类型为Derived的动态数组，然后使用一个类型为Base的指针来引用它。虽然这在C++中是合法的，但是当你使用基类指针来操作派生类的数组时，往往会导致错误。

具体来说，当你通过基类指针访问数组元素（如pb[2]、pb[1]和pb[0]）时，C++会假设每个数组元素的大小与基类的大小相同。然而，实际上，派生类的大小可能比基类大（特别是当派生类添加了新的成员变量或函数时）。因此，当你通过基类指针访问派生类数组的元素时，C++可能会错误地计算数组元素的位置，从而导致错误的结果。

在你的代码中，Base类的大小是8字节（一个int成员变量和一个虚函数指针），而Derived类的大小是16字节（因为它增加了两个int成员变量）。因此，当你通过基类指针访问pb[2]、pb[1]和pb[0]时，C++实际上是访问了内存中错误的位置。

简而言之，你不应该通过基类指针来操作派生类的数组。如果你需要操作的是派生类的数组，你应该使用派生类的指针。如果你需要通过基类指针来操作对象，你应该创建基类的指针数组，而不是基类指针的数组。

sfqxx

币

歌者文明清理员

sfqxx 发表于 2023-5-11 17:47
币

啊对

Threebody1

bibi

sfqxx_小

币拿走

yinda_peng

不会咧

yinda_peng

@夏季的春秋 你来看，我不会C++

夏季的春秋

c++没学过，不会捏

陶远航

在C++中，派生类对象的布局被编译器决定，因此在不同的编译器、操作系统及计算机架构下，表现可能不同。

对于给定的代码片段，由于动态分配内存的方式是使用指向派生类对象的基类指针，因此在访问 pb[2].data、pb[1].data 和 pb[0].data 时，只会访问到对象中第一个 Base 类成员变量 data。而这些对象在内存中的布局将取决于特定的编译器实现，所以无法确切预测这些数据成员的值。

但是可以确定的是，因为 Derived 类型对象的内存空间大于 Base 类型对象的内存空间，在向一个指向 Base 类型的指针赋值为指向 Derived 对象的指针时，最后一块空闲区域可能没有被完全填充（或者说未被正确地重新初始化）。因此，如果将 pb 转换为 Derived* 指针，则 ((static_cast<Derived *>(pb)) + 2)->data1 的值可能会受到初始值的影响，而这个值也没有办法精确预测。