在模板基類中的虛函數中使用前向聲明的類，其中構造函數只需要前向聲明？

Question

我試圖找出失敗的原因。 我正在使用的代碼基本上壓縮到下面的代碼。 我有一個簡單的A類，我專門用一個模板。 模板不需要這種類型來編譯它的構造函數，並且我實際調用的構造函數（派生類型）沒有公開，因此編譯器此時無法為構造函數生成代碼。

GCC和Clang沒有。 然而，MSVC（2008 + 2010）確實嘗試編譯虛擬成員，因此不進行編譯。

這是錯誤的GCC和Clang，還是來自MSVC？ 或者我是否會進入UB領土？

class A;

template <typename X>
class S {
public:
    S() {}

    virtual int useX() { return X::value; }
};

class T : public S<A> {
public:
    T();
};

int main()
{
    new T();
    return 0;
}

Answer 1

當MSVC實例化一個類時，它還會填充其vtable，並為此目的實例化其所有虛函數，即使是那些從未調用過的函數。

在您的情況下，如果沒有編譯器看到A的完整定義，則無法實例化函數useX 。

如果您將useX聲明為非虛擬，則MSVC可以正常工作。

看來這種行為依賴於編譯器; 例如，AIX在實例化（未使用）函數時比MSVC更具攻擊性。

Answer 2

首先，正如許多人所說，標准完全允許編譯器在這種情況下實例化（或選擇不實例化）他們的內容; 通過嚴格解釋標准，這是代碼問題，而不是MSVC錯誤。 您依賴的行為是特定於平台的，因此是非標准的; 雖然這不是一個“蟲子”本身，但它顯然是不便攜的。

但是，理解為什么GCC和Clang與MSVC有所不同，這與在每個編譯器中如何設置vtable有關。

快速概述對象在內存中的外觀：

1. 沒有繼承，所有調用都是靜態的，沒有vtable或調整
2. 單繼承，所有調用都是靜態的，聰明的組織
3. 多重繼承，所有調用都是靜態的，指針調整
4. 虛擬繼承，調用可以是動態的，vtable和指針調整

在第一種情況下，所有信息都可以是靜態的; 成員函數只是隱藏的正常函數。 在第二種情況下，派生類（或類，對於長繼承列表）可以巧妙地放在內存中的基類之后，以便Derived * == Base *。 顯然，這種優化不適用於多重繼承，這意味着每次調用都需要調整this指針。 然后，虛擬繼承添加一個數組vtable，它在運行時動態選擇正確的函數。

這與未使用的成員的實例化有什么關系？

一般而言，無論您的實施方式如何，您都需要三件事：

1. 三角形，詳細說明您所關心的子對象在哪里
2. 虛擬索引（vindex），詳細說明要調用的虛擬方法
3. 一組要調用的方法（vtable）

G ++有一個標准化且復制良好的方式來進行這些調整，在許多編譯器中使用（包括Clang，因為Clang意味着要取代GCC）：

1. 明確存儲增量
2. 在vtable中也存儲vindex和偏移量計算，方法地址在evens和vindex上的賠率

這是一種奇怪的緩存優化，它有一些好處; 它被廣泛復制，盡管不是最優雅的解決方案。 它對所有情況使用一種結構，並且每次執行相同的計算，具體取決於編譯器優化以在適用時用直接調用替換虛擬表跳（GCC優化器非常出色的任務）。

另一方面，MSVC不僅有點不優雅。 這是一個可怕的黑客：它為每個案例使用不同的結構。 這允許它避免不必要的計算的開銷，並且在許多情況下節省空間。 但是，這意味着轉換成員函數指針會導致它們更改大小，在常見情況下（派生到基礎）會導致它們丟失信息 。

因此，與更優雅的GCC實現不同，MSVC絕對必須實例化虛擬成員函數; 如果沒有，它很容易在翻譯單元之間或鏈接過程中丟失信息，並且具有由不同大小的結構表示的相同對象！

這是一個問題，他們實際上添加了關鍵字來處理它： http ： //msdn.microsoft.com/en-us/library/ck561bfk.aspx

所以，雖然你不認為編譯器需要這種類型，但MSVC肯定會這樣做，否則它幾乎肯定是不安全的。

編輯：混淆自己簡單的單繼承，基類去了第一：

class A : public B

變

[[B] A]

所以指針* B == * A.

Answer 3

從草案C ++ 1y標准:(通過@DyP）

實現不應隱式實例化函數模板，變量模板，成員模板，非虛擬成員函數，成員類或不需要實例化的類模板的靜態數據成員。 如果虛擬成員函數不會被實現，則實現是否隱式實例化類模板的虛擬成員函數是未指定的。 在默認參數中使用模板特化不應導致模板被隱式實例化，除了可以實例化類模板，其中需要其完整類型來確定默認參數的正確性。 在函數調用中使用默認參數會導致默認參數中的特化被隱式實例化。

強調我的。 任何C ++編譯器都可以在任何時候實例化template任何virtual函數，而不會違反C ++標准。 因此，MSVC是符合此事項的標准。

這是目前的N3797草案中的14.7.1.11 。