指向派生类的基类指针不能访问派生类方法

Question

我正在学习C++11的继承，我发现如果派生类重新定义了一个虚函数名但原型不同，则分配了指向派生类的指针的基类指针只能访问函数的基类版本。无法访问派生版本功能。我想知道为什么会这样。

class Enemy {
public:
  virtual void describe() { std::cout << "Enemy"; }
};
class Dragon : public Enemy {
public:
  virtual void describe(int dummy) { std::cout << "Dragon"; }
};

在main，

Dragon foo;
Enemy* pe = &foo;
pe->describe(); // Enemy
foo.describe(1); // Dragon
pe->describe(1); // no matching function, candidate is Enemy::describe()

根据我对虚函数表的了解，pe 指向的派生对象（即foo）应该有一个指向Dragon 的vtable 的vpointer 成员。我也知道在派生类中重新定义函数名会隐藏基类中的所有同名函数。所以在 Dragon 的 vtable 中，describe 的地址应该是带有参数int dummy 的函数。

但事实证明pe 可以访问Enemy 的方法版本，应该是隐藏的。而pe 无法访问Dragon 的方法版本，该方法应该在pe 的vtable 中。它的执行就像使用了Enemy 的vtable。为什么会这样？

更新： 我想现在我或多或少地了解了它背后的机制。这是我的假设：

由于是指向Enemy的指针，所以程序会先在Enemy的作用域内查找方法名。如果未找到该名称，编译器将给出错误。如果它不是虚拟的，则调用它。如果是虚拟的，则在Enemy的vtable中记录方法的偏移量。然后程序使用这个偏移量来访问目标对象的vtable中正确的方法。

如果该方法被正确覆盖，目标对象的 vtable 中该偏移量处的函数地址将被更改。否则，它将与 Enemy 的 vtable 中的函数地址相同，如示例中所示。

由于Dragon的describe和int dummy是不同的原型，它被添加到Dragon的vtable中，在原来的describe继承自Enemy之后。但是int dummy 版本无法从Enemy* 访问，因为Enemy 的vtable 甚至没有那个偏移量。

这是正确的吗？

Answer 1

同名但签名不同的函数本质上是不同的函数。

通过在Dragon 类中声明virtual void describe(int dummy)，您已经声明了一个新的虚函数，而不是覆盖原来的虚函数（Enemy 中的virtual void describe()）。您只能覆盖具有相同签名的虚函数。

您不能在指向Enemy 的指针上调用describe(1)，因为c++ 根据实例的编译时类型调用函数（尽管可以动态分派这样的调用以调用实际的覆盖方法）。

Answer 2

在 C++ 中，同名但参数不同的函数是完全独立的函数，彼此无关。他们同名的事实完全无关紧要。

这与调用基类“apple”中的函数和派生类“banana”中的函数完全相同。由于基类中没有“香蕉”函数，因此显然不能在基类中调用它。派生类中的香蕉函数显然不会覆盖基类中的函数。

我也知道在派生类中重新定义函数名 将隐藏基类中的所有同名函数。

这是不正确的。只有当它具有相同的名称和相同的参数（以及任何限定符，如果有或没有任何限定符）时，它才会隐藏它。

Answer 3

事实上你有：

class Enemy {
public:
  virtual void describe() { std::cout << "Enemy"; }
};

class Dragon : public Enemy {
public:
  // void describe() override { Enemy::describe(); } // Hidden
  virtual void describe(int dummy) { std::cout << "Dragon"; }
};

重载方法的选择是静态完成的：

• Enemy 上的指针/引用仅见 void Enemy::describe()

• Dragon 上的指针/引用只能看到 void Dragon::describe(int)（但可以显式访问 void Enemy::describe()）。

然后以运行时类型完成虚拟调度。

所以

Dragon foo;
Enemy* pe = &foo;

foo.describe();         // KO: Enemy::describe() not visible (1)
foo.Enemy::describe();  // OK: Enemy::describe()
foo.describe(1);        // OK: Dragon::describe(int)

pe->describe();         // OK: Enemy::describe()
pe->describe(1);        // KO: No Enemy::describe(int)
pe->Dragon::describe(1);// KO: Dragon is not a base class of Enemy

(1) 可以通过更改Dragon 来修复

class Dragon : public Enemy {
public:
  using Enemy::describe; // Unhide Enemy::describe()

  virtual void describe(int dummy) { std::cout << "Dragon"; }
};