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C++中如何使用子类的指针指向父类的对象

news 2025/10/18 10:35:53

在 C++ 中，基类指针可以指向派生类对象的核心原因是 **“is-a” 关系 **（派生类是基类的一种特殊形式）。这种机制是实现多态的基础，下面从前提、语法、特性、应用及注意事项展开说明。

一、前提：public 继承

基类指针能指向派生类对象的前提是子类必须以public方式继承父类（这一点非常重要）。

若为private或protected继承，派生类与基类的 “is-a” 关系被隐藏，编译器不允许基类指针指向派生类对象（隐式转换被禁止）。

二、语法：直接赋值

当满足public继承时，基类指针指向派生类对象的语法非常直接：用派生类对象的地址为基类指针赋值。

示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;// 基类
class Base {
public:int baseNum;void baseFunc() {cout << "Base::baseFunc()" << endl;}
};// 派生类（public继承基类）
class Derived : public Base {
public:int derivedNum; // 派生类新增成员void derivedFunc() { // 派生类新增函数cout << "Derived::derivedFunc()" << endl;}
};int main() {Derived d; // 定义派生类对象Base* ptr = &d; // 基类指针指向派生类对象（合法，因public继承）return 0;
}

从主函数中，可以看出，先声明一个子类Derived的实例对象，然后再声明一个父类的指针，然后直接将子类的值，赋值给基类的指针。（这里需要注意：实例对象的变量名！=首个成员变量的地址，结构体的实例对象也是如此，变量名实例对象的变量名！=首个成员变量的地址）

三、核心特性：访问范围受限

基类指针指向派生类对象后，只能访问派生类中 “从基类继承的成员”（包括成员变量和成员函数），无法直接访问派生类新增的成员（除非强制类型转换，但不推荐）。

原因：编译器仅知道指针的类型是 “基类”，编译时会根据指针类型（而非指向对象的实际类型）检查访问权限。

示例说明：

int main() {Derived d;Base* ptr = &d;// 合法：访问从基类继承的成员ptr->baseNum = 10; ptr->baseFunc(); // 错误：无法访问派生类新增成员（编译器不知道这些成员的存在）// ptr->derivedNum = 20;  // 编译报错// ptr->derivedFunc();    // 编译报错return 0;
}

四、关键应用：结合虚函数实现多态

当基类中存在虚函数时，基类指针指向派生类对象后，调用虚函数会触发动态绑定（运行时根据对象实际类型调用对应的函数版本），这是多态的核心。

示例代码：

class Base {
public:// 基类声明虚函数virtual void vfunc() {cout << "Base::vfunc()" << endl;}
};class Derived : public Base {
public:// 派生类重写（override）虚函数void vfunc() override {cout << "Derived::vfunc()" << endl;}
};int main() {Derived d;Base* ptr = &d; // 基类指针指向派生类对象ptr->vfunc(); // 输出：Derived::vfunc()（动态绑定，调用派生类版本）return 0;
}

原理：虚函数通过 “虚函数表” 实现，基类指针指向派生类对象时，会访问派生类的虚函数表，从而调用派生类的重写版本。

五、注意事项

析构函数需设为虚函数若基类指针指向派生类对象，且通过该指针delete对象时，若基类析构函数不是虚函数，会导致派生类部分未被析构（内存泄漏）。因此需将基类析构函数声明为虚函数：

cpp

运行

class Base {
public:virtual ~Base() { cout << "Base::~Base()" << endl; } // 虚析构
};class Derived : public Base {
public:~Derived() override { cout << "Derived::~Derived()" << endl; }
};int main() {Base* ptr = new Derived(); delete ptr; // 正确：先调用Derived::~Derived()，再调用Base::~Base()return 0;
}