子类中未调用 C++ 虚函数答案

【问题标题】：C++ virtual function not called in subclass子类中未调用 C++ 虚函数
【发布时间】：2011-01-07 11:55:46
【问题描述】：

考虑这个简单的情况：

A.h

class A {
public:
    virtual void a() = 0;
};

B.h

#include <iostream>

class B {
public:
    virtual void b() {std::cout << "b()." << std::endl;};
};

C.h

#include "A.h"
#include "B.h"

class C : public B, public A {
public:
    void a() {std::cout << "a() in C." << std::endl;};
};

int main() {
    B* b = new C();
    ((A*) b)->a();    // Output: b().

    A* a = new C();
    a->a();           // Output:: a() in C.

   return 0;
}

换句话说：
- A 是一个纯虚类。
- B 是一个没有超类和一个非纯虚函数的类。
- C 是 A 和 B 的子类，并覆盖 A 的纯虚函数。

令我惊讶的是第一个输出，即

((A*) b)->a();    // Output: b().

虽然我在代码中调用了 a()，但调用了 b()。我的猜测是，这与变量 b 是指向 B 类的指针有关，而 B 类不是 A 类的子类。但运行时类型仍然是指向 C 实例的指针。

从 Java 的角度来看，解释这个奇怪行为的确切 C++ 规则是什么？

【问题讨论】：

简单地说：B 不是 A！ 它们彼此完全不相关，但是您的（不好用！）C 风格的演员表并不关心任何一种方式. dynamic_cast 将正确地遍历您的层次结构。当你转换不相关的指针类型时，你会得到未定义的行为。这意味着任何事情都可能发生，从看起来可以工作到炸毁您的计算机。
别忘了鼻恶魔。

标签： c++ polymorphism virtual-functions

【解决方案1】：

您正在使用 C 样式转换无条件地将 b 转换为 A*。编译器不会阻止您这样做；你说它是A*，所以它是A*。所以它将它指向的内存视为A 的一个实例。由于a() 是A 的vtable 中列出的第一个方法，而b() 是B 的vtable 中列出的第一个方法，所以当您在一个实际上是B 的对象上调用a() 时，你会得到b()。

你很幸运，对象布局是相似的。不保证是这样。

首先，您不应该使用 C 风格的强制转换。您应该使用更安全的C++ casting operators（尽管您仍然可以在脚上开枪，所以请仔细阅读文档）。

其次，你不应该依赖这种行为，除非你使用dynamic_cast<>。

【讨论】：

如果使用dynamic_cast，你可以完全依赖交叉转换。 100% 保证工作或退款。
@coppro：如果你使用 dynamic_cast，是的。我试图强调不要依赖这种使用 C 风格演员表的工作。我更新了我的上一条声明以使其更清楚。

【解决方案2】：

在跨多继承树进行强制转换时不要使用 C 风格的强制转换。如果您改用dynamic_cast，您会得到预期的结果：

B* b = new C();
dynamic_cast<A*>(b)->a();

【讨论】：

这应该是给定示例中的运行时错误。对吗？
@tehMick，不，这将是未定义的行为
它进行运行时类型检查。它发现b 是C 的一个实例，它确实继承自A。
请注意，dynamic_cast 仅在您启用了运行时类型信息（Windows 编译器上的 /GR）时才有效。
@tehMick，dynamic_cast 知道对象类型是 C。由于 C 派生自 A，它能够进行转换，而无需运行时类型检查发现任何可抱怨的地方。

【解决方案3】：

您从 B* 开始并将其转换为 A*。由于两者不相关，因此您正在深入研究未定义行为的领域。

【讨论】：

【解决方案4】：

((A*) b) 是一个显式的 c 风格转换，无论指向什么类型都是允许的。但是，如果您尝试取消引用此指针，它将是运行时错误或不可预测的行为。这是后者的一个例子。您观察到的输出绝不是安全或有保证的。

【讨论】：

【解决方案5】：

A 和B 没有通过继承的方式相互关联，这意味着指向B 的指针不能通过向上转换或向下转换的方式转换为指向A 的指针。

由于A 和B 是C 的两个不同基础，因此您在此处尝试执行的操作称为交叉转换。唯一可以执行交叉转换的 C++ 语言转换是 dynamic_cast。这是你在这种情况下必须使用的，以防你真的需要它（是吗？）

B* b = new C(); 
A* a = dynamic_cast<A*>(b);
assert(a != NULL);
a->a();

【讨论】：

【解决方案6】：

下面这行是一个 reinterpret_cast，它指向同一个内存，但“假装”它是一种不同的对象：

((A*) b)->a();

你真正想要的是一个 dynamic_cast，它检查 b 到底是什么类型的对象，并调整内存中指向的位置：

dynamic_cast<A*>(b)->a()

正如 jeffamaphone 所提到的，这两个类的相似布局是导致调用错误函数的原因。

【讨论】：

【解决方案7】：

在 C++ 中几乎从来没有一个场合需要使用 C 风格的强制转换（或其 C++ 等效的 reinterpret_cast）。每当您发现自己想使用两者之一时，请怀疑您的代码和/或您的设计。

【讨论】：

【解决方案8】：

我认为您在从B* 转换为A* 时遇到了一个微妙的错误，并且行为未定义。避免使用 C 风格的强制转换并更喜欢 C++ 强制转换 - 在本例中为 dynamic_cast。由于您的编译器为数据类型和 vtable 条目布置存储的方式，您最终找到了不同函数的地址。

【讨论】：