C のポリモーフィズムにポインター/参照が必要なのはなぜですか?

ポインター/参照を使用しないポリモーフィズム: 謎の解明

ポリモーフィズムの概念は、ポインターまたは参照の使用に大きく依存しています。ポインタは直観的には役立つように思えるかもしれませんが、この文脈における参照の役割には疑問が生じることがよくあります。この記事は、ポリモーフィズムの実装にポインター/参照が必要な背後にある根本的な理由を明らかにすることを目的としています。

ポインターと参照について理解する

ポインターと参照は、次のような強力なツールです。 C オブジェクトへの間接的なアクセスを提供します。ポインタはオブジェクトのメモリ アドレスを格納し、参照は既存のオブジェクトへのエイリアスを提供するため、コピーを作成せずに元のオブジェクトに効果的にアクセスできます。

ポリモーフィズムと動的バインディング

ポリモーフィズムにより、異なる派生クラスのオブジェクトが、実行時の実際の型に基づいて同じメソッド呼び出しに応答できるようになります。この動的なバインディング動作は、仮想関数テーブルを通じて実現されます。これらのテーブルには、各派生クラスの仮想メソッドの実装へのポインターが含まれています。

ポインター/参照の役割

派生クラス オブジェクトを基底クラス関数に渡すときポインターまたは参照の場合、実際のオブジェクトの型は実行時に決定できます。これは、ポインタまたは参照がオブジェクトのメモリ アドレスまたはエイリアスを保持しているため、コンパイラが仮想関数テーブルにアクセスし、それに応じてメソッド呼び出しを解決できるためです。

値の型を使用した結果

基底クラス オブジェクトが (ポインターや参照なしで) 値によって渡された派生クラス オブジェクトのコピーを保持している場合、コンパイラーは実際のオブジェクトを判断できません。実行時のオブジェクトのタイプ。これは、オブジェクトのコピーが派生クラスの仮想関数テーブルに接続されていないためです。その結果、ポリモーフィズムが失敗し、派生クラス メソッドの代わりに基本クラス メソッドが呼び出されます。

結論

C のポリモーフィズムでは、動的バインディングを有効にするためにポインターまたは参照が必要です。実行時に派生クラス オブジェクトの実際の型を決定します。ポインターまたは参照がないと、コンパイラーは使用する仮想関数テーブルを決定できず、その結果ポリモーフィズムが失敗し、実際の型に基づいてオブジェクトを処理する機能が失われます。

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