C++继承问题：基类指针能否访问派生类成员变量？

问题描述 #

给定基类Shape与派生类Rectangle，尝试通过基类的std::shared_ptr访问Rectangle的成员变量width，代码如下：

class Shape
{
    public:
      Shape() {};
};

class Rectangle : public Shape // 注：原代码遗漏继承关系，此处补充以符合逻辑
{
public:
   Rectangle(int width) : width(width) {} // 修正原构造函数的赋值逻辑为初始化列表
   int width;
};

// 运行时执行代码
std::shared_ptr<Shape> ptr = std::make_shared<Rectangle>(10);
ptr->width; // 此操作会报错？

实际代码中ptr->width会报错，但如果compute_area()是Rectangle重写的成员函数，调用ptr->compute_area()却不会报错，请问这是为什么？

原因解析 #

1. 访问成员变量width报错的原因 #

• C++是静态类型语言，编译阶段会严格检查指针的声明类型。std::shared_ptr<Shape>类型的ptr，编译器仅认为它指向Shape类对象，而Shape类中并没有width成员，因此编译直接报错，不会进入运行阶段。
• 即便运行时ptr实际指向的是Rectangle对象，静态类型检查不会考虑运行时的实际对象类型，只依据指针的声明类型做校验。

2. 重写的虚函数可以正常调用的原因 #

• 这依赖于C++的多态机制：如果基类Shape中把compute_area()声明为虚函数（比如virtual double compute_area() = 0;），那么所有派生类的对象会携带一个指向虚函数表（vtable）的指针。
• 当通过基类指针调用虚函数时，程序会在运行时根据实际指向的对象类型（这里是Rectangle），找到对应类的虚函数表，进而调用Rectangle中重写的compute_area()版本。
• 注意：如果基类没有将compute_area()声明为虚函数，直接调用ptr->compute_area()要么会调用基类的版本（若基类有该函数），要么同样会编译报错（若基类无此函数）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SolidMechanicsFan