MSVC：协变返回类型和虚拟继承答案

【问题标题】：MSVC: Covariant Return Types And Virtual InheritanceMSVC：协变返回类型和虚拟继承
【发布时间】：2017-10-21 01:28:15
【问题描述】：

我不确定这是 visual-c++ 编译器中的错误还是未定义的行为。

设置

struct DummyBase { virtual ~DummyBase() = default; };
struct DummyDerived : virtual public DummyBase {};

只是一个类和一个使用虚拟继承的派生类

DummyDerived derived;
DummyBase* base = &derived;

std::cout << "Derived : " << &derived << std::endl;
std::cout << "Base    : " << base << std::endl;

将DummyDerived* 转换为DummyBase* 时，指针偏移。这似乎是由虚拟继承引起的：

Derived : 00000000002CF838
Base    : 00000000002CF840

即使指针值不同，比较也会返回 true：

std::cout << "IsSame  : " << (base == &derived) << std::endl << std::endl;

输出：

IsSame  : 1

到目前为止一切顺利。

问题

问题出现在以下设置中：

 struct IBaseReturner
 {
   virtual DummyBase* Get() = 0;
 };

 struct IDerivedReturner : public virtual IBaseReturner
 {
   virtual DummyDerived* Get() = 0;
 };

 struct BaseReturner : public virtual IBaseReturner
 {
 };

 struct DerivedReturner : public BaseReturner, public virtual IDerivedReturner
 {
   DummyDerived* Ptr;
   virtual DummyDerived* Get() override { return Ptr; }
 };

这里我们有类的接口和实现，其方法返回DummyBase 或DummyDerived，通过协变返回类型覆盖。再次使用虚拟继承。

// Setup
DerivedReturner returner;
returner.Ptr = &derived;
IBaseReturner* baseReturner = &returner;

现在将DummyDerived*从DerivedReturner和DummyBase*从同一个返回者转换为IBaseReturner：

DummyDerived* derivedOriginal = returner.Get();
DummyBase* baseFromInterface = baseReturner->Get();

像上面一样比较：

std::cout << "Derived Original    : " << derivedOriginal << std::endl;
std::cout << "Base from Interface : " << baseFromInterface << std::endl;

输出

Derived Original    : 00000000002CF838
Base from Interface : 00000000002CF838

与上面不同，指针具有相同的值。现在比较它们：

std::cout << "IsSame  : " << (baseFromInterface == derivedOriginal) << std::endl;

输出：

IsSame  : 0

比较返回false，即使地址相同。这是意料之中的，因为指向DummyBase 的指针应该具有不同的值。同样在尝试进行 dynamic_cast 时：

std::cout << dynamic_cast<DummyDerived*>(baseFromInterface);

并且抛出异常：

unknown file: error: C++ exception with description "Access violation - no RTTI data!" thrown in the test body.

显然是因为指针没有正确偏移。

结论

似乎在调用IBaseReturner::Get 时，visual-c++ 编译器未能执行必要的指针运算以将DummyDerived* 转换为DummyBase*。这发生在 vs2013 和 vs2015 中（没有尝试任何其他版本）。使用 gcc 编译时也可以正常工作。

问题

虽然设置可能有点复杂，但问题却相当简单：

这是一个 msvc 错误还是我导致了未定义的行为？

添加了一个在线示例：http://rextester.com/KHZXGQ27304

【问题讨论】：

我很惊讶IBaseReturner* baseReturner = &returner; 编译；在returner 中有两个不同的IBaseReturner 实例。我可以想象 C++ 标准会采用任何一种方式（一条路径更短），但我预计该行会出现错误。
struct DerivedReturner : public BaseReturner, public virtual DerivedReturner 那不编译，也不可能。你有一个从它自己派生的类。我假设你的意思是从IDerivedReturner
@Yakk IBaseReturner 是一个虚拟基类；事实上，DerivedReturner 中只有一个 IBaseReturner 实例，这使得演员阵容明确。
@igor 它只有一条路径是虚拟的。这不是实际的代码吗？需要minimal reproducible example，而不是伪代码。投票结束，直到 OP 发布一个最小且准确的示例，其中包含一个证明代码准确的链接。我怀疑实际的代码可能涉及不同的恶作剧，但很难在我的手机上重新输入，结果我也必须修复它。
@Yakk 你是什么意思，只有一条路径是虚拟的？没有一个地方可以非虚拟继承IBaseReturner。 Here's an MCVE 。对我来说，这看起来像是一个 MSVC 错误。

标签： c++ visual-c++ visual-studio-2013 virtual-inheritance covariant-return-types

【解决方案1】：

您的代码没有未定义的行为（GCC 和 Clang 都可以正常编译和执行，演示：https://gcc.godbolt.org/z/q91vbhjTh），并且由于 MSVC 中的错误而导致其运行失败，该错误仍然存在于 Visual Studio 2019 和 2022 中.

报告的 MSVC 错误：https://developercommunity.visualstudio.com/t/Invalid-code-generated-for-virtual-inher/1598214

来自他们的回复：

这与编译器中虚函数表布局的一些问题有关，涉及到虚继承和协变返回类型。如果您被阻止，一种可能的解决方法是交换基类的顺序：

struct DerivedReturner : public virtual IDerivedReturner, public BaseReturner

【讨论】：