C++派生类与基类的转换规则

在C++编程语言中，派生类与基类之间的转换关系是面向对象设计的一个关键特性。派生类是从基类扩展而来的，继承了基类的属性和行为。这种关系允许程序员利用多态性（polymorphism）来实现更加灵活和可复用的代码结构。以下是对标题和描述中所述知识点的详细解释： 1. **派生类是基类的子类型（Subtyping）**： - 公用派生（Public Inheritance）：如果派生类使用`public`关键字继承基类，那么派生类被视为基类的子类型。这意味着派生类具有基类的所有公有成员（public members）和受保护成员（protected members），并可以使用基类的接口。 2. **赋值兼容性（Assignment Compatibility）**： - 派生类对象可以赋值给基类对象，这是因为派生类包含了基类的所有成员。例如，`A a1; B b1; a1 = b1;`是合法的，但是这会导致派生类的特有成员被忽略，因为赋值操作仅针对数据成员，不涉及成员函数。 3. **成员访问限制**： - 赋值后，基类对象不能访问派生类新增的成员。比如，如果`B`类是`A`类的派生类，并且`B`有一个额外的成员`age`，则`a1.age = 23`会出错，因为`a1`不包含`age`。 4. **子类型关系的单向性**： - 子类型关系是单向的，即B是A的子类型，但不能反过来说A是B的子类型。因此，不能将基类对象赋值给派生类对象，因为基类对象没有派生类的额外成员。 5. **引用和指针的转换**： - 派生类对象可以赋值给基类对象的引用或者初始化基类引用。例如，`A& r = b1;`使得`r`成为`b1`基类部分的引用，它们共享相同的内存区域。 - 同样，派生类对象的地址可以赋给指向基类对象的指针，例如`Student* ptr = &grad;`，这里的`ptr`可以访问`grad`的基类成员。 6. **函数参数的多态性**： - 如果函数的参数是基类对象或其引用，实参可以是派生类对象，因为派生类对象可以自动转换为基类类型。例如，函数`void fun(A& r)`可以接受派生类`B`的对象作为参数，函数内部只能访问到基类成员。 7. **内存布局**： - 派生类对象在内存中不仅包含基类的成员，还可能有自己特有的成员。因此，派生类的大小通常大于基类的大小。 8. **动态类型检查与虚函数**： - 通过使用虚函数（virtual functions）和动态类型（dynamic type），可以实现运行时的多态性，允许通过基类指针或引用调用派生类重写的成员函数。 这些规则使得C++中的继承体系具备了强大的灵活性和扩展性，允许开发者构建复杂的类层次结构，并确保基类和派生类之间的正确交互。理解这些转换规则对于编写安全、高效和可维护的C++代码至关重要。