复制对象时的虚拟表

Question

#include <iostream>
#include <string>
class A
{
public:
    A(int a) : _a(a) {}
    virtual ~A() {}
    virtual void f() const {std::cout << _a << std::endl;}
private:
    int _a;
};
class B : public A
{
public:
    B(int a, int b) : A(a), _b(b) {}
    virtual void f() const {std::cout << _b << std::endl;}
private:
    int _b;
};
int main()
{
    B b (1,2);
    A a (5);
    A& ref = a;
    ref = b;
    ref.f();
    return 0;
}

输出：

1

我了解在将派生（扩展）类对象复制到基类对象时，派生对象被剪切并且仅复制基类数据。但我认为'ref'的虚拟表现在应该是'b'的虚拟表所以'ref.f（）;'应该调用函数：

void B::f() const {std::cout << _b << std::endl;}

但是在复制'ref'的vtbl之后仍然是A类的vtbl。为什么？ 谢谢。

Answer 1

首先，“虚拟表”不是标准的 C++ 概念。它是实现动态绑定和实现虚函数的一种高度实现特定的机制。

话虽如此，

但我认为虚拟表 'ref' 现在应该是虚拟的 'b' 表 所以 'ref.f();'应该打电话 函数

这是不正确的。虚拟表是每个类而不是每个对象。每个对象只有 Vptr。

'ref' 的类型（如果您愿意，请通过 typeid(ref).name 确认）是 'A &'。当你分配'ref = b'时，'A'的隐式赋值运算符被调用，对象'b'作为参数。该操作符只是盲目地将“b”的“A”子对象复制到“ref”引用的当前对象（即“a”）中。因此，对象“a”现在与“b”的“A”子对象具有完全相同的状态。

如您所见，在整个很长的故事中，VTABLE 和 VPTR 根本不存在！

Answer 2

如果您使用指针（而不是引用），您的派生对象将保持应有的状态。那么 vtbl 就被正确调用了。

A* ref;
ref = &b;
ref->f();

如果您使用引用，运行时系统不会理解您在 ref 中的内容是 B。当你做任务时，它认为它是A。

Answer 3

存储在每个多态对象中的虚拟表（或更准确地说，指向虚拟表的指针）永远不会被复制。

您的“为什么”问题背后的原因并不十分清楚。 当然，它不是复制的。为什么要复制？虚拟表是一种描述具体对象的特定类型行为的方法。它基本上[间接]描述了对象的实际类型。由于对象的实际类型在复制过程中没有改变，所以虚拟表保持不变。

Answer 4

不，虚拟表不充当指针，并且在分配给基类实例时不会被复制（这称为切片）。

首先，让我们澄清一下您的代码：

A& ref = a;
ref = b;

直接等价于：

a = b;

现在，这里发生的是A 实例的内容被B 实例内容的A 部分替换。但是，结果仍然是A 实例，因此，它指向A 的虚拟表，正确调用A::f。

Answer 5

我认为您对引用与指针感到困惑。让自己了解您的代码实际上做了什么。

A& ref = a;   // Reference
ref = b;

在第一行之后，ref 和 a 是同一对象的两个名称​​。 ref的有效类型是A。

第二行将对象b 分配给ref 引用的对象（当然是a）。你现在有

• 原来的b，和
• b 的A 部分复制到对象a（并由ref 引用）。

复制后，复制对象的任何“B-ness”都完全丢失，以及对象a 的先前内容。 _a 成员被复制，_b 成员和B vtable 被拼接。

试试这个：

int main()
{
    B b (1,2);
    A a (5);
    A * ref = &a;  // pointer, not reference
    ref = &b;
    ref->f();
    return 0;
}

正如您可能预期的那样，这会产生“2”。它也不会像第一个示例那样覆盖对象 a。

Answer 6

A& ref = a; ref = b;

您的引用的静态和动态类型是 A& 。分配ref = b 不会按照您的期望更改引用的动态/静态类型。

来自 Marshall Cline 的 C++ 常见问题解答

你不能把引用和被引用分开。

与指针不同，一旦将引用绑定到对象it can not be "reseated" to another object.，从这个意义上讲，引用类似于诸如int* const p 的const 指针。

试试这个

A& ref = b;  //reference is bound to b [dynamic type of the referent is `B&`]) 
ref.f(); //Prints 2