在C++中，为什么指针转换时地址会改变？

Question

以下是代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class B1 {
public:

  virtual void f1() {
      cout << "B1\n";
      }
};

class B2 {
public:

  virtual void f1() {
      cout << "B2\n";
      }
};        

class D : public B1, public B2 {
public:
  void f1() {
      cout << "OK\n" ;
  }
};

int main () {

D dd;    
B1 *b1d = &dd;
B2 *b2d = &dd;
D *ddd = &dd;

cout << b1d << endl;
cout << b2d << endl;
cout << ddd << endl;

b1d -> f1();
b2d -> f1();
ddd -> f1();
}

输出是：

0x79ffdf842ee0
0x79ffdf842ee8
0x79ffdf842ee0
OK
OK
OK

这看起来让我很困惑，因为我预计 b1d 和 b2d 将与它们都指向 dd 相同。但是，b1d 和b2d 的值根据结果不同。我认为这可能与类型转换有关，但我不确定它是如何工作的。

有人对此有想法吗？

Answer 1

D 继承自 B1 和B2。

由于B1 是从第一个继承而来的，因此将首先构造对象的B1 部分，然后创建对象的B2 部分，然后再创建D。

因此，当您将派生类型的指针强制转换为基类型时，您所看到的是这些部分在内存中的位置不同。

b1d 和ddd 具有相同的地址，因为它们都指向内存中类的开头。

b2d 是偏移的，因为它指向D 的B2 部分的开头。

Answer 2

您对此的看法部分正确。这个指针指向对象的地址，当然它是类的一部分。更正式地说，这是指向该类的vtable 的指针。但是在您从多个类继承的情况下。那么这应该指向什么？

假设你有这个：

class concrete : public InterfaceA, public InterfaceB

从 interfaceA 和 interfaceB 继承的具体对象必须能够像机器人 interfaceA 和 interfaceB 一样行事（这就是公共的重点：当您继承时）。所以应该有一个“这个调整”，这样才能做到这一点。

通常，在多重继承的情况下，会选择一个基类（例如 interfacea）。在这种情况下，

几乎每个编译器都有一个生成代码的“约定”。例如，为了调用 funa，编译器生成的程序集类似于：

call *(*objA+0)

其中+0部分是函数在vtable中的偏移量。

编译器需要在编译时知道这个方法的（funa）偏移量。

现在如果你想调用 funb 会发生什么？根据我们所说的， funb 需要位于 interfaceB 对象的偏移量 0 处。所以有thunk adjustor 来调整它，使它指向interfaceB 的vtable，这样funB 就可以被正确地调用，再次使用：

call *(*objB+0)

如果你这样声明：

concrete *ac = new concrete();
interfaceB *ifb = ac;

你期望什么？具体现在扮演interfaceB的角色：

如果我没记错的话，你可以打印 ifb 和 ac（它们是指针），并验证它们指向不同的地址，但如果你检查它们是否相等：

ifb == ac;

您应该是正确的，因为它们被调整以描述它们是同一个动态生成的对象。

Answer 3

C++ 标准规定对象的大小必须为at least 1（字节）。两个单独的对象不能具有相同的地址^†。

子对象可以与包含它的对象具有相同的地址。通常^†，没有子对象可以与另一个子对象具有相同的地址，因为它们不直接相关。因此（通常）至多一个子对象可以与容器对象具有相同的地址。

在这种情况下，D 的实例包含 2 个子对象。它们都是基类子对象。其中一个与容器对象具有相同的地址，而另一个则没有。

当您将派生类型的指针转​​换为基类型时，转换后的指针将指向基类子对象。具有不同地址的子对象并不奇怪。与容器具有相同地址的子对象之一也不足为奇。

^†上面段落中的规则实际上有一个例外。空基类子对象不需要有任何大小。这被称为empty base optimization。您的基类不是空的，因此不适用。