为什么虚函数需要通过指针而不是值（对象）传递？答案

【问题标题】：Why do virtual functions need to be passed with a pointer and not by value(of the object)?为什么虚函数需要通过指针而不是值（对象）传递？
【发布时间】：2011-04-28 15:28:16
【问题描述】：

我想我理解虚方法和 vtable 的概念，但我不明白为什么将对象作为指针（或引用）传递和按值传递（哪种废弃 vtable 或什么？）

为什么会有这样的工作：

Material* m = new Texture;
poly->setMaterial(m); 
// methods from Texture are called if I keep carrying the pointer around

不是这个？：

Material m = Texture();
poly->setMaterial(m);
// methods from Material are called if I pass the value around

【问题讨论】：

什么是poly，它与什么有什么关系？您实际的虚拟通话在哪里？为什么你的setMaterial 方法可以同时接受指针和值？是不是超载了？
@AndreyT 这不是真正的代码，我只是写了两个可能的示例。
很好，但您的问题是关于虚拟通话的。然而，您的示例（无论是真实的还是人造的）根本不包括任何相关的虚拟通话。

标签： c++ inheritance polymorphism virtual-functions object-slicing

【解决方案1】：

因为如果按值传递，那么会出现object slicing，无法实现运行时多态。在您的代码中，Material m = Texture() 这一行会导致对象切片。所以即使通过指针（或引用）传递m，也无法实现运行时多态性。

另外，运行时多态性是通过以下方式实现的：

基本类型的指针，或
基本类型的引用

因此，如果您想要运行时多态性，您可以使用基本类型的 pointer 或 reference，以下是一些如何实现运行时多态性的示例：

Material* m1 = new Texture();
poly->setMaterial(m1);     //achieved

Texture* t1= new Texture();
poly->setMaterial(t1);     //achieved

Texture t2;
poly->setMaterial( &t2);   //achieved : notice '&'

Material & m2 =  t2;
poly->setMaterial( &m2 );  //achieved : notice '&'

Material  m3;
poly->setMaterial( &m3 );  //NOT achieved : notice '&'

只有在最后一行你没有实现运行时多态性。

【讨论】：

+1：这个问题对我来说不是 100% 清楚。但这也是我的结论。
谢谢，这可能就是我的代码中发生的事情。维基文章的第二句话是启示：“因为超类没有地方存储它们[孩子的属性]”。
我不明白你的说法。写“成就”是什么意思？由于子类型多态性，setMaterial 将适用于所有Material 层次结构。多态性是setMaterial 的属性，不如说是“雇佣”。如果我们说这里的多态性是一种处理具有Material接口的各种类型的能力，那么每个getMaterial调用都会使用多态性（因为Material类本身实现了他的接口）
@Riga：“实现”是指使用Material* 类型的指针访问Texture 实现。
@Namaz，不，您写了“实现运行时多态性”，您最后的陈述“未实现”是不正确的，因为多态性是通过采用每次都实现 Material 接口的对象来实现的。正如您之前所说，函数获取的不是对象本身，而是指针或引用。它成功地与这个指针一起工作，多态正在使用中。

【解决方案2】：

Material m = Texture() 将调用构造函数 Material::Material(Texture const &)，或者，如果不可用，则调用 Material 复制构造函数，该构造函数构造 Material 而不是 Texture。

这无法为您构建Texture 对象，因此该对象被切片为基类对象。

【讨论】：

尽管有= 符号，但Type foo = bar; 中没有分配
@FredOverflow：你是对的，解决了这个问题。如果Material 没有复制构造函数，我想会有。
小修正：Material m = Texture() 会调用构造函数Material::Material(Texture const &) 或默认构造函数Material::Material() 然后赋值运算符Material::operator=(Texture const &)
@Mihran Hovsepyan：不。这里从来没有assignemnt。试试看。
@Mihran：实际上并没有。尝试使用公共默认 ctor 和 operator= 定义 Material 但私有副本 ctor。

【解决方案3】：

虚拟函数在您的两个示例中都运行良好。它们完全按照应有的方式工作。

虚函数的整体思想是，对此类函数的调用是根据调用中使用的对象的动态类型进行调度的。（不幸的是，您没有在示例中展示如何进行这些调用。）

在您的第一个示例中，您创建了一个Texture 类型的对象。对象的动态类型是Texture，所以虚调用转到Texture的方法。

在第二种情况下，您创建Material 类型的对象。对象的动态类型为Material，所以虚调用转到Material的方法。

仅此而已。一切都按预期进行。如果您的期望与此不同，那么您应该让它们与语言更好地保持一致。

【讨论】：

我认为第二个示例中的问题是纹理将在复制构造时被切片为材质。因此，在 m 上调用的任何虚函数都将不起作用（正如初学者所期望的那样）。
@Martin：不。问题是第二个示例中创建的对象的类型为Material。时期。在这种情况下，“切片”完全无关紧要。 “切片”发生在新对象的初始化期间。初始化无关紧要。 OP 创建了一个Material 类型的对象——这是唯一重要的事情。 OP 如何尝试初始化该对象（使用“切片”或不使用）完全无关紧要。
完全不同意。他们创建了一个 Texture 类型的对象。当他们调用任何虚拟方法时，它不再是纹理而是材质对象（这是问题的症结所在）。他们得到了材料，因为纹理被切片了。所以代码按我的预期工作。问题是它没有像 OP 预期的那样工作，因为他们的对象被切片了。
@Martin：无关紧要。第二个代码创建了一个Material 类型的命名对象m 和一个Texture 类型的临时对象。虚拟调用通过Material 类型的对象m 执行。 Texture 类型的临时变量不以任何方式参与虚拟调用（它根本不能），这就是它完全不相关的原因。再次通过m（即Material）拨打电话。这是唯一重要的事情。这个m 是用Texture() 初始化的这一事实根本不重要。对象的 type 很重要。它是如何初始化的无关紧要。
@Martin：我不同意。这实际上是 OP 首先遇到这种混乱的原因：OP 假设临时 Texture 对象会以某种方式影响最终 Material 对象的动态行为。实际上并没有。在Material 对象的初始化过程中确实发生了切片。然而，由于这个问题的重点是虚拟行为，所以最重要的是坚持真正重要的事情：虚拟行为取决于对象的类型，而不取决于其他任何东西。其他一切都无关紧要。

【解决方案4】：

因为 Material m = Texture(); 对对象进行切片 - 此时，您只有一个 Material。

【讨论】：

【解决方案5】：

一旦将纹理对象分配给材质，它就会被切片到材质。因此，对 m 对象的任何调用都只会调度 Material 函数。

Material m 的空间正好可以容纳一个 Material 对象。

使用普通结构，我说明切片的含义：

struct A { 
  int a;
};

struct B : public A {
  int b;
};

A objectA = B();
objectA.b = 1; // compile error, objectA does only have the properties of struct A

【讨论】：

【解决方案6】：

Material m = Texture();

这会创建一个临时的Texture，然后通过复制Texture 的Material 部分来创建一个Material。这称为切片，通常不是您想要的。

【讨论】：

它不构造然后复制；它调用复制构造函数。

【解决方案7】：

class Base
{
    //Members       
};

class Derived1:public Base
{
    //Members
};

int main()
{
    Base obj1;
    Derived1 obj2;

    obj1 = obj2;   //Allowed Since Public Inheritance 
}

当obj1 = obj2 只有那些从基类继承的派生类 obj2 的成员被复制到 obj1 中时，派生类的其余成员被切掉。这仅仅是因为基类 obj1 不知道派生类的成员。这个现象被称为Object Slicing。

在您的情况下，当您调用 Material m = Texture() 时仅包含 Material 的成员，因此对对象的任何函数调用都会调用 Material& 而不是 Texture 的成员函数。

【讨论】：