为什么子类的虚表指针指向父类的虚表

在 C++ 中，一个类的虚表是用于实现多态的。每个类都有一个虚表，其中包含了该类的虚函数的地址。当一个类被子类继承时，子类会继承父类的虚表，同时也会有自己的虚函数表。

因为子类的虚表继承自父类的虚表，所以子类的虚表指针会指向父类的虚表。这是因为在子类对象中，父类的虚函数与子类的虚函数可能会有相同的函数签名，所以需要共享虚表以便于正确调用虚函数。

具体来说，当子类对象被创建时，它包含了父类的所有成员变量，并且在内存中的布局与父类对象相同。因此，子类对象的虚表指针也指向父类的虚表。当调用虚函数时，实际上是通过虚表指针找到虚表中对应的函数地址，然后调用该函数。

相关问题

C++中。父类指针指向子类与子类指针指向父类有什么区别？

父类指针指向子类对象和子类指针指向父类对象在C++中有以下区别：

1. 父类指针指向子类对象：
- 在继承关系下，父类的指针可以直接指向子类对象，无需进行强制类型转换。
- 通过父类指针调用的成员函数将会调用子类中的同名函数（如果存在），实现了多态性。
- 父类指针无法访问子类中新增的成员函数和成员变量。

2. 子类指针指向父类对象：
- 在继承关系下，子类的指针不能直接指向父类对象，会导致编译错误。
- 子类指针只能访问父类中的成员函数和成员变量，无法访问子类中新增的成员函数和成员变量。
- 如果通过子类指针调用的成员函数在父类中被重写，将会调用父类中的同名函数，而不是子类中的函数。

总结起来，父类指针指向子类对象可以实现多态性，而子类指针指向父类对象则无法实现多态性，并且存在类型不匹配的问题。

什么时候会用到子类指针指向父类指针呢？

子类指针指向父类指针通常发生在以下场景：

1. **向下转型**[^1]: 当我们需要通过已知的子类实例来操作其父类功能时，可以创建父类指针并将其设置为子类对象。这样可以在不暴露子类细节的情况下，调用父类的方法或访问公共属性。

// 创建子类Student对象
Student s;
// 使用父类指针指向它
Person* p = &s;

// 虽然p实际上是指向Student的，但可以通过父类接口访问m_age
p->m_age = 10;

2. **多态性**: 在C++中，如果定义了一个基类`Animal`，并让子类`Cat`重写`speak()`方法，那么我们可以用`Animal*`类型的指针指向`Cat`实例。通过这种方式，即使实际对象是`Cat`，也可以统一通过`Animal`指针调用`speak()`，这展示了动态绑定或运行时多态。

Animal* animalPtr = new Cat();
animalPtr->speak(); // 输出 "Animal::speak()" 和 "Cat::speak()"

然而，需要注意的是，虽然这种设计可以提高灵活性，但直接通过子类指针访问父类私有或受保护成员通常是不安全的，因为可能会导致意外行为。因此，除非必要，一般建议避免这种情况，而是利用封装原则，限制对内部状态的直接访问。