Может ли указатель на базу указывать на массив производных объектов?

Сегодня я пришла на собеседование и мне задали этот интересный вопрос.

Помимо утечки памяти и отсутствия виртуального dtor, почему этот код дает сбой?

#include <iostream>

//besides the obvious mem leak, why does this code crash?

class Shape
{
public:
    virtual void draw() const = 0;
};

class Circle : public Shape
{
public:
    virtual void draw() const { }

    int radius;
};

class Rectangle : public Shape
{
public:
    virtual void draw() const { }

    int height;
    int width;
};

int main()
{
    Shape * shapes = new Rectangle[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        shapes[i].draw();
}

Вы не можете так индексировать. Вы выделили массив Rectanglesи сохранили указатель на первый в shapes. Когда вы это shapes[1]делаете, вы разыменовываете (shapes + 1). Это даст вам не указатель на следующий Rectangle, а указатель на то, что будет следующим Shapeв предполагаемом массиве Shape. Конечно, это неопределенное поведение. В вашем случае вам повезло и вы попали в аварию.

Использование указателя на Rectangleобеспечивает правильную работу индексации.

int main()
{
   Rectangle * shapes = new Rectangle[10];
   for (int i = 0; i < 10; ++i) shapes[i].draw();
}

Если вы хотите иметь Shapeв массиве разные типы s и использовать их полиморфно, вам понадобится массив указателей на Shape.

Как сказал Мартиньо Фернандес, индексация неправильная. Если вы хотите вместо этого сохранить массив Shapes, вам придется сделать это, используя массив Shape *, например:

int main()
{
   Shape ** shapes = new Shape*[10];
   for (int i = 0; i < 10; ++i) shapes[i] = new Rectangle;
   for (int i = 0; i < 10; ++i) shapes[i]->draw();
}

Обратите внимание, что вам нужно выполнить дополнительный шаг по инициализации Rectangle, поскольку инициализация массива устанавливает только указатели, а не сами объекты.

При индексировании указателя компилятор добавит соответствующую сумму в зависимости от размера того, что находится внутри массива. Скажем, sizeof (Shape) = 4 (так как у него нет переменных-членов). Но sizeof (Rectangle) = 12 (точные числа, скорее всего, неверны).

Итак, когда вы индексируете, начиная, скажем, ... 0x0 для первого элемента, тогда, когда вы пытаетесь получить доступ к 10-му элементу, вы пытаетесь перейти к недопустимому адресу или местоположению, которое не является началом объекта.