C++关于指针,继承和多态介绍
指针
我们在书本上学到的指针基本上都是：首先，指针是一个变量；其次，这个变量存储的值是一个地址。这个是对指针的一个基本理解，最近在编程中发现了一些新的东西。
首先，指针不仅仅是一个地址，还存在一个和所指向内容大小相关的值，如下代码：
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 10;
int *pa = &a;
cout << "pa: " << pa << endl;
cout << "pa+1: " << pa + 1 << endl;
short b = 1;
short *pb = &b;
cout << "pb: " << pb << endl;
cout << "pb+1: " << pb + 1 << endl;
void *ppa = &a;
cout << "ppa:" << ppa << endl;
cout << "ppa+1: " << ppa + 1 << endl;
return 0;
}
从运行结果可以看出pa+1，地址增加了4个字节；pb+1，地址增加了2个字节；ppa+1，地址增加了2个字节；而使用void指针指向整型变量a，此时ppa+1，地址只增加了1个自己。从这个结果我们可以很明显看出，指针不仅仅是一个存地址的变量，还存在一个和内存分配相关的值。其实进一步说，指针不仅仅是一个地址值，还存放着如何解释内存的规则。（void指针只存放地址，没有解释规则）
指针和继承
众所周知，继承可以实现用父类的指针来指向子类的对象，为什么可以这样用呢？正如上面所说，指针保存地址和解释内存的规则，当你声明一个父类指针，那么你就指明了该指针的解释规则，当你将子类地址传给指针时，你就相当于给了一块内存给这个指针，然后这个指针就可以用它的规则去解释这块内存。根据上面的说法，那么我们可以得出，子类对象中必定存在一块内存，其分配方式和父类对象一模一样（如果把这块内存单独提取出来，它就是一个父类对象），事实也是如此，而且这块“父类对象”一般都是存放在子类对象的最前面，这就解释了子类在构造的时候，一定会先调用父类构造函数。同时，“父类对象”指针只能访问自己的父类成员。那么考虑多继承的情况，多继承的子类，其内存空间中必定存在多个“父类对象”空间，这些父类空间的地址必定是不同的，那么就会造成同一个多继承的子类，用其不同的父类指针指向它，其地址值是不同的，实际测试的确如此：
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
int a = 10;
long int aa = 100;
};
class B
{
public:
int b = 20;
};
class C : public A, public B
{
public:
int c = 30;
};
int main()
{
C c;
A *pA;
B *pB;
C *pC;
pA = &c;
pB = &c;
pC = &c;
cout << "pA: " << pA << endl;
cout << "pB: " << pB << endl;
cout << "pC: " << pC << endl;
cout << "pA.a: " << &(pA->a) << endl;
cout << "pA.aa: " << &(pA->aa) << endl;
cout << "pB.b: " << &(pB->b) << endl;
cout << "pC.c: " << &(pC->c) << endl;
return 0;
}
其内存布局如图，pA、pB都指向各自的“父类对象”空间起始位置，pA只能访问a、aa，pB只能访问b（至于为什么a是int却占8个字节，这个和内存对齐有关，自行查询）。
指针、继承和多态
C++的继承和多态绕不过的一个东西便是虚指针和虚函数，这里简单说一下：首先，在含有虚函数的类中，会产生一个虚函数表，注意这个虚函数表是从属于类的，不是从属于对象，也就是多个对象共享这个虚函数表。其次，每个类声明的对象都会有一个虚指针，这个虚指针指向类的虚函数表。（这里只是简单提及一下，更多的东西可以自行查询）看过很多网上的东西，都说虚指针是每个对象的第一个数据成员，也就是分配在最开头的地址空间。其实，我觉得这句话不完全正确，因为当多继承中有虚函数时，虚函数表就有多个，虚指针也有多个，这些虚指针不一定全都存在于最开始的地址空间。应该说，这些虚指针存在于继承的父类所管理区域的开头：
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
int a = 10;
long int aa = 10;
virtual void f()
{
}
};
class B
{
public:
int b = 20;
virtual void g()
{
}
};
class C : public A, public B
{
public:
int c = 30;
virtual void cc()
{
}
};
int main()
{
A *pA;
B *pB;
C c;
pA = &c;
pB = &c;
cout << pA << endl;
cout << &(pA->a) << endl;
cout << &(pA->aa) << endl;
cout << pB << endl;
cout << &(pB->b) << endl;
cout << &(c.c) << endl;
return 0;
}
从上面的结果可以看出，虚指针不一定都是存在最开始的位置，如果硬要说是开始，应该也是相对于“父类对象”区域的开始。