未在子類中調用C ++虛擬函數

Question

考慮以下簡單情況：

A.h

class A {
public:
    virtual void a() = 0;
};

---

B.h

#include <iostream>

class B {
public:
    virtual void b() {std::cout << "b()." << std::endl;};
};

---

C.h

#include "A.h"
#include "B.h"

class C : public B, public A {
public:
    void a() {std::cout << "a() in C." << std::endl;};
};

int main() {
    B* b = new C();
    ((A*) b)->a();    // Output: b().

    A* a = new C();
    a->a();           // Output:: a() in C.

   return 0;
}

---

換一種說法：
-A是純虛擬類。
-B是沒有超類和一個非純虛函數的類。
-C是A和B的子類，並且覆蓋A的純虛函數。

令我驚訝的是第一輸出

((A*) b)->a();    // Output: b().

盡管我在代碼中調用了a（），但b（）被調用了 。 我的猜測是，它與以下事實有關：變量b是指向類B的指針，而不是類A的子類。但是運行時類型仍然是指向C實例的指針。

從Java的角度來看，奇怪的行為是什么確切的C ++規則來解釋的？

Answer 1

您將無條件地使用C樣式強制轉換將b強制轉換為A* 。 編譯器不會阻止您執行此操作； 您說的是A*所以它是A* 。 因此，它將指向的內存視為A的實例。 由於a()是A的vtable中列出的第一個方法， b()是B的vtable中列出的第一個方法，所以當您對確實是B的對象調用a()時，將得到b() 。

您很幸運，對象布局相似。 不能保證確實如此。

首先，您不應該使用C樣式轉換。 您應該使用安全性更高的C ++強制轉換運算符 （盡管您仍然可以用腳射擊，因此請仔細閱讀文檔）。

其次，除非您使用dynamic_cast<> ，否則您不應依賴這種行為。

Answer 2

在跨多個繼承樹進行轉換時，請勿使用C樣式的轉換。 如果您使用dynamic_cast則會得到預期的結果：

B* b = new C();
dynamic_cast<A*>(b)->a();

Answer 3

您從B *開始並將其轉換為A *。 由於兩者是不相關的，因此您將深入研究未定義的行為。

Answer 4

((A*) b)是顯式的c樣式強制轉換，無論所指向的類型是什么，都可以使用。 但是，如果嘗試取消引用此指針，則它將是運行時錯誤或不可預測的行為。 這是后者的一個實例。 您觀察到的輸出絕不是安全或保證的。

Answer 5

A和B通過繼承互不相關，這意味着指向B的指針不能通過上轉換或下轉換轉換為指向A的指針。

由於A和B是C兩個不同基數，因此您在此處嘗試執行的操作稱為交叉轉換 。 可以執行跨dynamic_cast的唯一C ++語言轉換是dynamic_cast 。 在這種情況下，這是您必須使用的（如果您確實需要）（對嗎？）

B* b = new C(); 
A* a = dynamic_cast<A*>(b);
assert(a != NULL);
a->a();    

Answer 6

下一行是reinterpret_cast，它指向相同的內存，但“假裝”它是另一種對象：

((A*) b)->a();

您真正想要的是一個dynamic_cast，它檢查b到底是哪種對象，並調整內存中的位置以指向：

dynamic_cast<A*>(b)->a()

正如jeffamaphone所提到的，兩個類的相似布局是導致調用錯誤函數的原因。

Answer 7

在C ++中，幾乎從來沒有理由或要求使用C樣式的強制轉換（或其C ++等效的reinterpret_cast <>）。 每當您發現自己想使用兩者之一時，請懷疑您的代碼和/或設計。

Answer 8

我認為您在將B*為A*存在一個細微的錯誤，並且行為未定義。 避免使用C樣式強制轉換，而更喜歡C ++強制轉換-在這種情況下為dynamic_cast 。 由於您的編譯器為數據類型和vtable條目分配存儲空間的方式，您最終找到了另一個函數的地址。