基类的实例如何持有派生类的实例？

Question

我已经是一个 .Net 程序员（不能说我是一个程序员）两年了。有一个问题我多年来一直不明白，那就是基类的实例如何可以持有派生类的实例？

假设我们有两个类：

class BaseClass
{
    public A propertyA;
    public B propertyB;
}

class DerivedClass ：BaseClass
{
    public C propertyC;

}

这是怎么发生的：

BaseClass obj = new DerivedClass ()

我的意思是，BaseClass 的内存模型中并没有为新增的 propertyC 预留空间，那么它怎么可能仍然保存着 propertyC 的值呢？

另一方面，为什么不可能出现这种情况：

DerivedClass  obj = new BaseClass()

我原本以为这是正确的方式，因为DerivedClass的内存模型拥有了所有BaseClass的空间甚至更多。但事实并非如此，为什么呢？

我知道我在问一个非常愚蠢的问题，但是有人能否从内存或编译器的角度给我一个更详细的答案呢？

- NextStep

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这与此处的问题完全相同，并且有一个非常好的回答来回答您的问题。https://dev59.com/wW445IYBdhLWcg3wTIZf - darnir

谢谢大家的出色回答！我明白了 :) 谢谢大家！！~ - NextStep

Answer 1

由于BaseClass是一个引用类型，obj不是一个BaseClass对象。它是一个指向BaseClass对象的引用。具体地说，它是指向DerivedClass中的BaseClass部分的引用。

- Raymond Chen

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在我理解了所有其他答案之后，我明白了你的意思 :) 谢谢。 - NextStep

Answer 2

因为（这一概念经常被误解），保存指针的变量类型是独立于它所指向的实际具体类型的。

因此，当您编写以下内容时：

BaseClass obj = new DerivedClass () 

代码中的 BaseClass obj 部分在栈上创建了一个新的引用变量，编译器理解该变量保存对某个类型为 BaseClass 的对象或其派生类对象的引用。

而代码中的 = new DerivedClass() 部分实际上是创建了一个类型为 DerivedClass 的对象，将其存储在堆中，并在内存位置中存储了指向该对象的指针，即 obj 指向的内存位置。在堆中的实际对象是一个 DerivedClass 类型的对象，这被称为该对象的具体类型。

obj 变量被声明为 BaseClass 类型。这不是一个具体类型，它仅仅是一个变量类型，仅仅限制编译器将一个地址存储到变量中，该地址指向的对象是一个 BaseClass 或从 BaseClass 派生的类型。

这样做是为了确保无论您将什么放入 obj 变量中，无论它是 BaseClass 的具体类型还是 DerivedClass 的具体类型，它都将具有 BaseClass 类型的所有方法、属性和其他成员。这告诉编译器，obj 变量的所有用法应该仅限于使用 BaseClass 类的那些成员。

- Charles Bretana

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难道不应该有一个指针来保存 new() 返回的内容吗？ - Cătălina Sîrbu

是的，那就是 obj。像任何其他在任何编程语言中声明的变量一样，obj 只不过是指向内存地址的引用。在这种情况下，它指向的内存地址将包含指向堆栈上包含新 DerivedClass 的占用空间的内存块开头的地址。也就是说，obj 是一个指针。当然，它是 C# 指针，而不是 C 或 C++ 指针。 - Charles Bretana

哦，抱歉我不知道。我以为它是C / C++。 - Cătălina Sîrbu

没问题！这就是我们在这里的原因。 - Charles Bretana

Answer 3

当你说：

BaseClass obj = new DerivedClass ()

你并没有说“创建一个容器来包含这个BaseClass对象，然后将这个更大的DerivedClass对象塞进去”。

实际上，你创建的是一个DerivedClass对象，并且它是在足够容纳DerivedClass对象的内存空间中创建的。.NET框架从来没有失去过这个事实，即这个东西是特定的DerivedClass，并且它永远被视为这样。

然而，当你选择使用一个BaseClass对象变量时，你只是创建了一个对已经创建、分配和定义的对象的引用/指针，而你的指针只是稍微模糊了一点。

就像那个在房间另一边的红头发爱尔兰人略微超重的鸡农叫吉米，但你只是把他称为“那个人”。你含糊地描述他并不会改变他的身份或任何细节，即使你的含糊描述是完全准确的。

- Mike Mooney

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这真是一个有趣且易于理解的答案。谢谢！:) - NextStep

Answer 4

这个答案是从另一个用户jk在Stackoverflow上对于完全相同的问题所写的内容，原封不动地复制过来的。

如果我告诉你我有一只狗，你可以安全地假设我有一只狗。 如果我告诉你我有一个宠物，你不知道那个动物是一只狗，它可能是一只猫，甚至可能是长颈鹿。如果没有了解一些额外的信息，你不能安全地假设我有一只狗。 同样，派生对象是基类对象（因为它是子类），因此可以由基类指针指向。但是，基类对象不是派生类对象，因此无法分配给派生类指针。 （现在你听到的嘎吱声是比喻的拉伸） 假设你现在想给我的宠物买个礼物。 在第一种情况下，你知道它是一只狗，你可以给我买一条狗链，每个人都很高兴。 在第二种情况下，我没有告诉你我的宠物是什么，所以如果你要买礼物，你需要知道我没有告诉你的信息（或者只是猜测），你给我买了一条狗链，如果事实证明我真的有一只狗，每个人都很高兴。 然而，如果我真的有一只猫，那么我们现在知道你做出了错误的假设（转换），并且有一只不开心的猫被拴在了链子上（运行时错误）。

- darnir

Answer 5

这是可能的，因为基类和派生类的内存分配方式不同。在派生类中，首先分配基类的实例变量，然后是派生类的实例变量。当一个基类引用变量被赋值给一个派生类对象时，它会看到它所期望的基类实例变量以及“额外”的派生类实例变量。

- Holmes