More Effective C++ 條款3 (轉)

More Effective C++ 條款3 (轉)[@more@]

條款3：不要使用多型性陣列

類繼承的最重要的特性是你可以透過基類指標或引用來操作派生類。這樣的指標或引用具有行為的多型性，就好像它們同時具有多種形態。C++允許你透過基類指標和引用來操作派生類陣列。不過這根本就不是一個特性，因為這樣的程式碼根本無法如你所願地那樣執行。:namespace prefix = o ns = "urn:schemas--com::office" />

 

假設你有一個類BST（比如是搜尋樹）和繼承自BST類的派生類BalanceST：

class BST { ... };

 

class BalancedBST: public BST { ... };

在一個真實的裡，這樣的類應該是模板類，但是在這個例子裡並不重要，加上模板只會使得程式碼更難閱讀。為了便於討論，我們假設BST和BalancedBST只包含int型別資料。

 

有這樣一個，它能列印出BST類陣列中每一個BST物件的內容：

void printBSTArray(ostream& s,

  const BST array[],

  int numElements)

{

  for (int i = 0; i < numElements; ) {

  s << array[i];  //假設BST類

  }  //過載了運算子<<

}

 

當你傳遞給該函式一個含有BST物件的陣列變數時，它能夠正常執行：

BST BSTArray[10];

 

...

 

printBSTArray(cout, BSTArray, 10);  // 執行正常

 

然而，請考慮一下，當你把含有BalancedBST物件的陣列變數傳遞給printBSTArray函式時，會產生什麼樣的後果：

BalancedBST bBSTArray[10];

 

...

 

printBSTArray(cout, bBSTArray, 10);  // 還會執行正常麼？

 

你的將會毫無警告地編譯這個函式，但是再看一下這個函式的迴圈程式碼：
for (int i = 0; i < numElements; ) {

  s << array[i];

}

 

這裡的array[I]只是一個指標演算法的縮寫：它所代表的是*(array)。我們知道array是一個指向陣列起始地址的指標，但是array中各元素地址與陣列的起始地址的間隔究竟有多大呢？它們的間隔是i*sizeof(一個在陣列裡的物件)，因為在array陣列[0]到[I]間有I個物件。編譯器為了建立正確遍歷陣列的程式碼，它必須能夠確定陣列中物件的大小，這對編譯器來說是很容易做到的。引數array被宣告為BST型別，所以array陣列中每一個元素都是BST型別，因此每個元素與陣列起始地址的間隔是be i*sizeof(BST)。

 

至少你的編譯器是這麼認為的。但是如果你把一個含有BalancedBST物件的陣列變數傳遞給printBSTArray函式，你的編譯器就會犯錯誤。在這種情況下，編譯器原先已經假設陣列中元素與BST物件的大小一致，但是現在陣列中每一個物件大小卻與BalancedBST一致。派生類的長度通常都比基類要長。我們料想BalancedBST物件長度的比BST長。如果如此的話，printBSTArray函式生成的指標演算法將是錯誤的，沒有人知道如果用BalancedBST陣列來執行printBSTArray函式將會發生什麼樣的後果。不論是什麼後果都是令人不愉快的。

 

如果你試圖刪除一個含有派生類物件的陣列，將會發生各種各樣的問題。以下是一種你可能的不正確的做法。

 

//刪除一個陣列, 但是首先記錄一個刪除資訊

void deleteArray(ostream& logStream, BST array[])

{

  logStream << "Deleting array at address "

  << static_cast(array) << 'n';

 

delete [] array;

}

 

BalancedBST *balTreeArray =  // 建立一個BalancedBST物件陣列

  new BalancedBST[50];

 

...

 

deleteArray(cout, balTreeArray);  // 記錄這個刪除操作

 

這裡面也掩藏著你看不到的指標演算法。當一個陣列被刪除時，每一個陣列元素的解構函式也會被。當編譯器遇到這樣的程式碼：

delete [] array;

 

它肯定象這樣生成程式碼：

 

// 以與構造順序相反的順序來

// 解構array陣列裡的物件

for ( int i = 陣列元素的個數 1; i >= 0;--i)

 {

  array[i].BST::~BST();  // 呼叫 array[i]的

  }  // 解構函式

 

因為你所編寫的迴圈語句根本不能正執行，所以當編譯成可執行程式碼後，也不可能正常執行。語言規範中說透過一個基類指標來刪除一個含有派生類物件的陣列，結果將是不確定的。這實際意味著執行這樣的程式碼肯定不會有什麼好結果。多型和指標演算法不能混合在一起來用，所以陣列與多型也不能用在一起。

 

值得注意的是如果你不從一個具體類（concrete classes）（例如BST）派生出另一個具體類（例如BalancedBST），那麼你就不太可能犯這種使用多型性陣列的錯誤。正如條款33所解釋的，不從具體類派生出具體類有很多好處。我希望你閱讀一下條款33的內容。