C++中基类和派生类之间的转换实例教程

本文实例讲解了C++中基类和派生类之间的转换。对于深入理解C++面向对象程序设计有一定的帮助作用。此处需要注意：本文实例讲解内容的前提是派生类继承基类的方式是公有继承，关键字public。具体分析如下：

以下程序为讲解示例：

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
  A(int m1, int n1):m(m1), n(n1){}
  void display();
private:
  int m;
  int n;
};

void A::display()
{
  cout << "m = " << m << endl;
  cout << "n = " << n << endl;
}

class B :public A
{
public:
  B(int m1, int n1, int p1) :A(m1, n1), p(p1){}
  void display();
private:
  int p;
};

void B::display()
{
  A::display();
  cout << "p = " << p << endl;
}

void print1(A& a)
{
  a.display();
}

void print2(B& b)
{
  b.display();
}

void print3(A a)
{
  a.display();
}

void print4(B b)
{
  b.display();
}

int main()
{
  A a(3, 4);
//  a.display();
  B b(10, 20, 30);
//  b.display();

  A * pa;
  B * pb;
  pa = &a;
//  pa->display();
  pb = &b;
//  pb->display();

//  pa = &b;
//  pa->display();

//  pb = &a;       //错误。派生类指针不能指向基类对象。

//  print1(b);
//  print2(a);      //错误。不能用基类对象给派生类引用赋值。
//  print3(b);
//  print4(a);      //错误。不能用基类对象给派生类对象赋值。

//  pb = pa;       //不能用基类指针给派生类指针赋值。

  pb = (B*)pa;     //可以强制转换，但是非常不安全。
  pb->display();    //出现安全问题，p无法访问，因为a中没有p成员
  system("pause");
  return 0;
}

切记：派生类对象是基类对象，派生类中包含有基类的成员。基类对象不是派生类对象，它不能包含派生类型的成员。

一、派生类到基类的转化

1.派生类对象地址赋值给基类指针

main函数中执行以下代码

A a(3, 4);
//  a.display();
  B b(10, 20, 30);
//  b.display();

  A * pa;
//  B * pb;
//  pa = &a;
//  pa->display();
//  pb = &b;
//  pb->display();

  pa = &b;
  pa->display();     //会输出 10 20

pa为基类指针，指向派生类对象是合法的，因为派生类对象也是基类对象。语句会输出派生类对象中基类部分。

注意：这里并不会调用派生类的display函数，调用的是基类的display函数，因为指针pa是基类指针，编译器在编译阶段只知道pa的类型。如果要实现调用派生类的display函数，需要用到虚函数实现多态性。之后的文章会讲到。

进一步解释一下编译时和运行时的区别。

编译时编译器能知道pa的类型为A *，但是不知道它指向了哪个对象，假如有以下语句

A a(3, 4);
B b(10, 20, 30);
A* pa;
int number;
cin >> number;
if (number >= 0)
  pa = &a;
else
  pa = &b;

pa指向的对象类型依赖于输入，运行时才输入，所以编译器是没有办法知道pa指向哪个类型的。

2.派生类对象赋值给基类引用

引用跟指针基本没有区别，引用本质上是指针，是个指针常量，具体可以参照我的另一篇C++中的引用和指针的联系和区别

main函数中执行以下代码

A a(3, 4);
B b(10, 20, 30);
print1(b);      //会输出 10 20

形参为基类引用，实参为派生类对象，派生类对象也是基类对象，可以赋值给基类引用。输出派生类中基类部分。

注意：此时对象本身并未复制，b仍然是派生类对象，前面说过了引用就是一个指针。

3.派生类对象赋值给基类对象。

A a(3, 4);
B b(10, 20, 30);
print3(b);

派生类对象基类部分被复制给形参。

注意：实际上没有从派生类对象到基类对象的直接转换。对基类对象的赋值或初始化，实际上在调用函数，初始化时调用构造函数，赋值时调用赋值操作符。

二、基类到派生类的转化

切记：这种转换有可能引发严重的安全问题，编写代码时不要使用。没有基类到派生类的自动转换，原因在于基类对象只能是基类对象，不能包含派生类型的成员。

如果允许用基类对象给派生类对象赋值，那么就可以试图使用该派生类对象访问不存在的成员。

A a(3, 4);
B b(10, 20, 30);
A * pa;
B * pb;
//  print2(a);      //错误。不能用基类对象给派生类引用赋值。
//  print4(a);      //错误。不能用基类对象给派生类对象赋值。
//  pb = &a;       //错误。派生类指针不能指向基类对象。

pa = &a;
pb = &b;

//pb = pa;           //错误。不能用基类指针给派生类指针赋值。

pb = (B*)pa;     //可以强制转换，但是非常不安全。
pb->display();    //出现安全问题，p无法访问，因为a中没有p成员

注意到我们使用强制转换时，当派生类添加了基类中不存在的成员时，会出现安全问题。

pb->display();会调用派生类的display函数，但是它指向的内存是基类对象a的内存，p不存在。会出现严重后果。