¿Puede un puntero a la base apuntar a una matriz de objetos derivados?

Fui a una entrevista de trabajo hoy y me hicieron esta interesante pregunta.

Además de la pérdida de memoria y el hecho de que no existe un dtor virtual, ¿por qué falla este código?

#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();
}

No se puede indexar así. Ha asignado una matriz de Rectanglesy almacenado un puntero al primero en shapes. Cuando lo hace shapes[1], está desreferenciando (shapes + 1). Esto no le dará un puntero al siguiente Rectangle, sino un puntero a lo que sería el siguiente Shapeen una supuesta matriz de Shape. Por supuesto, este es un comportamiento indefinido. En tu caso, estás teniendo suerte y tienes un accidente.

El uso de un puntero Rectanglehace que la indexación funcione correctamente.

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

Si desea tener diferentes tipos de Shapes en la matriz y usarlos polimórficamente, necesita una matriz de punteros a Shape.

Como dijo Martinho Fernandes, la indexación está mal. Si, en cambio, quisiera almacenar una matriz de formas, tendría que hacerlo utilizando una matriz de formas *, así:

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();
}

Tenga en cuenta que debe realizar un paso adicional para inicializar el rectángulo, ya que al inicializar la matriz solo se configuran los punteros y no los objetos en sí.

Al indexar un puntero, el compilador agregará la cantidad adecuada según el tamaño de lo que se encuentra dentro de la matriz. Entonces, digamos que sizeof (Shape) = 4 (ya que no tiene variables miembro). Pero sizeof (Rectángulo) = 12 (es probable que los números exactos sean incorrectos).

Entonces, cuando indexa comenzando en digamos ... 0x0 para el primer elemento, cuando intenta acceder al décimo elemento, está tratando de ir a una dirección no válida o una ubicación que no es el comienzo del objeto.