未形成派生类数组答案

【问题标题】：Derived Class Array not Formed未形成派生类数组
【发布时间】：2013-09-11 01:27:56
【问题描述】：

我在创建派生类对象数组时遇到了一个问题，我找不到这个问题的任何解释。问题如下：

我有一个抽象基类 RDMonitorBase 和一个派生类 RDMonitorHashTable。

在另一个类 RDMonitorPool 中，我有变量 RDMonitorBase * m_rd_monitors。

在 RDMonitorPool 构造函数中，我正在创建一个 RDMonitorHashTable 对象数组（使用新的）并将它们分配给 m_rd_monitors。

在构造之后，只有偶数索引的 RDMonitorHashTable 对象被正确形成。具有奇数索引的对象在成员变量中有垃圾。我不知道为什么会这样。

代码和GDB在构建后立即断点处的输出如下：

RDMonitorBase 和 RDMonitorHashTable 类的相关部分如下。我在 Base 中有一个未在派生中实现的虚拟 Access() 方法，以及一个纯虚拟 RecordDistance() 方法。 Access() 调用 RecordDistance() 方法。我认为这应该没问题，当我创建简单示例时，类似的结构也起作用。

class RDMonitorBase {
 public:
  RDMonitorBase();
  virtual void StartMonitoring(const physical_address_t& target_address, const int core_id);
  virtual Index Access(const physical_address_t& address, const int core_id);
  bool IsActive() { return m_active; }
  static const Index TRACKING_NOT_COMPLETE = -1;

 protected:
  virtual void RecordDistance(const physical_address_t& address) = 0;
  const Index m_maximum_distance;
  bool m_active;
  physical_address_t m_target_address;
  Index m_distance;
  int m_core_id;
};

class RDMonitorHashTable: public RDMonitorBase {
 public:
  RDMonitorHashTable();
  virtual void StartMonitoring(const physical_address_t& target_address,
                           const int core_id);
 protected:
  virtual void RecordDistance(const physical_address_t& address);
  std::tr1::unordered_set<physical_address_t> m_address_set;
};

RDMonitorBase::RDMonitorBase():
  m_maximum_distance(32),
  m_active(false),
  m_target_address(0),
  m_distance(0),
  m_core_id(-1) { ; }

Index RDMonitorBase::Access(const physical_address_t& address,
                        const int core_id) {

  // ... some code
  RecordDistance(address);
  //... some other code 
  return m_distance;
}

RDMonitorHashTable::RDMonitorHashTable()
  :RDMonitorBase() { ; }

void RDMonitorHashTable::RecordDistance(const physical_address_t& address) {
  m_address_set.insert(address);
  m_distance = m_address_set.size();
}

现在在 RDMonitorPool 类的构造函数中，基本上执行了以下内容：

RDMonitorBase * m_rd_monitors = new (std::nothrow) RDMonitorHashTable[4096];

这一行执行后，当我尝试在 gdb 中打印对象时，我得到了这个：

(gdb) print *(m_rd_monitors + 0)
$2 = {_vptr.RDMonitorBase = 0x7ffd93cacc90, static TRACKING_NOT_COMPLETE = -1, m_maximum_distance = 32, m_active = false, m_target_address = 0, m_distance = 0, m_core_id = -1}
(gdb) print *(m_rd_monitors + 1)
$3 = {_vptr.RDMonitorBase = 0x1, static TRACKING_NOT_COMPLETE = -1, m_maximum_distance = 68540736, m_active = 11, m_target_address = 0, m_distance = 4611686019492741120, m_core_id = 11}
(gdb) print *(m_rd_monitors + 2)
$4 = {_vptr.RDMonitorBase = 0x7ffd93cacc90, static TRACKING_NOT_COMPLETE = -1, m_maximum_distance = 32, m_active = false, m_target_address = 0, m_distance = 0, m_core_id = -1}
(gdb) print *(m_rd_monitors + 3)
warning: can't find linker symbol for virtual table for `RDMonitorBase' value
$5 = warning: can't find linker symbol for virtual table for `RDMonitorBase' value
{_vptr.RDMonitorBase = 0x7ffda46b3e98, static TRACKING_NOT_COMPLETE = -1, m_maximum_distance = 68566480, m_active = 11, m_target_address = 0, m_distance = 4611686019492741120, m_core_id = 11}

因此，偶数索引值具有在构造函数中分配的正确值（例如，32 代表 m_maximum_distance）。但是奇数索引 objexxts 在 m_maximum_distance 和其他成员中有垃圾。

如果有人能解释为什么会发生这种情况，我将非常感激。谢谢！

【问题讨论】：

我没有时间仔细看这个，但我怀疑问题是RDMonitorHashTable 与RDMonitorBase 的大小不同，因此*(m_rd_monitors + 1) 没有'实际上并不指向第二个元素，而是指向第一个元素中间的某个位置（即new 分配的对象是派生类型的正确大小，但由于指针指向基类型，它只添加 1) 时添加基本类型的大小。不知道为什么偶数索引值看起来合理 - 这可能只是内存布局的一些怪癖。
@BenS。这正是发生的事情，但即使偏移量在某种程度上完全相同并且它在内部起作用，依赖于此，不受支持并且行为未定义。
非常感谢！你们俩都找到了正确的原因。基类指针算法不应用于派生类对象。学习到教训了。生活又好起来了！

标签： c++ arrays inheritance

【解决方案1】：

您的问题在这里得到解决：Base pointer to array of derived objects

问题是数组的类型是RDMonitorBase，所以当你尝试访问它的任何位置时，编译器会根据RDMonitorBase而不是RDMonitorHashTable来计算偏移量，从而有效地取消引用错误的内存点，从而切出不同类型的实际对象。从您的程序访问该数组的任何位置开始，它的行为就变得未定义。

最直接的替代方法是使用指向基类型的指针数组，并为每个指针分配一个动态构造的派生类对象。

RDMonitorBase* m_rd_monitors[4096];
for(std::size_t i = 0; i < 4096; ++i)
    m_rd_monitors[i] = new (std::nothrow) RDMonitorHashTable;

【讨论】：