子类虚函数调用无效

最新推荐文章于 2024-06-29 09:14:23 发布
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分类专栏： C++
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Vis_Stu/article/details/72840982

这种情况出现的比较少，从工作到现在将近一年时间就遇到两次。

主要表现为子类重载了父类的虚函数后，使用正常方法（即父类指针指向子类对象后调用该虚函数），结果调用的仍为父类的函数。

一开始以为是指针指向有问题，或者虚函数的声明名称写错了这种小问题，但是检查后都是正确的。

更详细的情况：基于cad的二次开发，实际上述的子类是某个继承于AcDbEntity类的自定义构件，在cad打开情况下，绘制一个实体后，其并没有调用子类的虚函数。

而将图纸保存关闭cad后，再重新打开可发现之前绘制的实体都能正常调用子类虚函数了。

基本来说，这个详细情况并不能推敲出太多原因，在此也只是记录一下。

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最后考虑到可能是只重编了修改的模块，其他关联模块未编译导致生成的dll和dbx文件之间无法正常调用。

在相关的模块都重新编译后，函数调用果然恢复正常。

根据以往的情况来看，只编译修改的模块，关联模块不重新编译的确有可能出现一些奇怪的问题。

当然，更多的问题还是无法匹配导致文件加载失败（比较明显）。

虽然更细致的原因暂时没查出来，不过问题也算解决了。

可喜可贺可喜可贺。

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虚基类与子类指针互相指向时，调用指针时成员用子类还是基类的
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<think>首先，用户的问题是：“我想理解虚基类和子类指针在多态行为中调用成员函数时的动态绑定机制。请问当使用虚基类和继承类的指针互相指向时，调用成员函数是执行基类还是子类的实现？” 用户提到了“虚基类”，但在C++中，虚基类（virtual base class）通常指的是在多重继承中使用virtual关键字来避免菱形继承问题的基类。用户的问题是关于多态行为中的动态绑定机制，特别是当使用基类指针指向派生类对象时调用成员函数。 用户引用了几个参考： - 引用[1]：关于虚函数的机制，基类指针指向派生类对象时，虚函数可以被重写。 - 引用[2]：一个例子，显示当基类指针指向派生类对象时，虚函数调用派生类的实现，而非虚函数调用基类的实现。 - 引用[3]：关于虚基类的初始化。 - 引用[4]：基类指针可以指向派生类对象。 用户的核心问题是关于动态绑定：当使用基类指针或派生类指针互相指向时，调用成员函数是执行基类还是派生类的实现。 关键点： - 在C++中，多态是通过虚函数实现的。如果一个函数在基类中被声明为虚函数，那么在派生类中重写它时，通过基类指针或引用调用该函数会执行派生类的实现（动态绑定）。 - 对于非虚函数，调用是基于指针的静态类型（编译时决定），而不是对象的动态类型。 - 用户提到了“虚基类”，但虚基类主要是解决继承层次中的问题，而不是直接关联到动态绑定。动态绑定依赖于虚函数，而不是虚继承。 用户的问题具体是：“当使用虚基类和继承类的指针互相指向时，调用成员函数是执行基类还是子类的实现？” 这里的“互相指向”可能意味着： 1. 基类指针指向派生类对象。 2. 派生类指针指向基类对象（这可能导致未定义行为，如果基类不是派生类的子对象）。 从引用[2]中，有一个例子： - 基类指针指向基类对象：调用基类的成员函数。 - 派生类指针指向基类对象（通过强制转换）：对于虚函数，调用基类的实现；对于非虚函数，调用派生类的实现（但这是危险的，因为对象不是派生类对象）。 在引用[2]的例子中： - pA->print()：如果print是虚函数，输出A（基类）。 - pB->fun1()：如果fun1不是虚函数，输出child（派生类），但pB指向的是基类对象，所以这可能导致未定义行为。 用户想理解动态绑定机制，特别是涉及虚基类时。 虚基类和动态绑定： - 虚基类用于多重继承，以确保只有一个基类子对象被共享。 - 动态绑定（多态）是通过虚函数表（vtable）实现的，与虚基类无关。虚基类影响对象布局，但不直接改变函数调用的绑定。 - 当基类有虚函数时，派生类可以重写它，无论基类是否是虚基类。 所以，回答用户的问题： - 当基类指针指向派生类对象时： - 如果成员函数是虚函数，则调用派生类的实现（动态绑定）。 - 如果成员函数不是虚函数，则调用基类的实现（静态绑定）。 - 当派生类指针指向基类对象时： - 这通常是不安全的，因为基类对象可能不是派生类对象的一部分。 - 如果强制转换，行为未定义，除非基类是派生类的子对象（如在派生类对象中）。 - 对于虚函数，调用会根据对象的实际类型（但由于对象是基类，没有派生类部分，所以可能调用基类）。 - 对于非虚函数，调用基于指针的静态类型（派生类），但对象不是派生类，所以危险。 用户提到了“虚基类”，所以我需要解释虚基类是否影响这个机制。 在虚基类的情况下： - 如果基类是虚基类，派生类继承它，对象布局不同，但虚函数的动态绑定机制相同。 - 虚基类本身可以有虚函数，派生类可以重写它们。 - 调用成员函数时，绑定取决于函数是否是虚函数和指针的类型。 示例： - 假设有虚基类Base，派生类Derived。 - Base* ptr = new Derived(); - ptr->virtualFunction(); // 如果virtualFunction是虚函数，调用Derived的实现。 - ptr->nonVirtualFunction(); // 调用Base的实现，因为非虚函数。 - 如果Derived* dPtr = (Derived*)new Base(); // 危险，未定义行为。 - dPtr->virtualFunction(); // 可能调用Base的实现，但未定义。 - dPtr->nonVirtualFunction(); // 调用Derived的实现，但对象不是Derived，所以错误。 在引用[3]中，提到虚基类的初始化，但这不是关于函数调用。 所以，在回答中，我应该： 1. 解释动态绑定机制。 2. 区分虚函数和非虚函数。 3. 讨论指针互相指向时的行为。 4. 澄清虚基类的作用（但不改变绑定机制）。 5. 使用中文。 6. 结构清晰，逐步解决问题。 7. 生成相关问题。 最后，添加引用标识。 系统指令要求： - 行内数学表达式用$...$，但这里可能不需要数学。 - 独立公式用$$...$$，但可能不需要。 - LaTeX语法正确。 - 中文回答。 - 生成相关问题。 - 引用段落末尾添加引用标识，如[^1]。 用户提供的引用是站内的，所以我应该在回答中引用它们。 回答结构： - 先解释机制。 - 然后给出例子。 - 最后生成相关问题。</think>### 虚基类与子类指针的动态绑定机制详解 在C++中，虚基类（virtual base class）用于解决多重继承中的菱形继承问题（如避免数据成员重复），而动态绑定机制（多态）主要通过虚函数（virtual function）实现。当使用基类指针和派生类指针互相指向时，成员函数的调用行为取决于两个关键因素：**函数是否为虚函数**和**指针的静态类型与对象的动态类型**。以下我将逐步解释机制，确保内容真实可靠（基于C++标准）。 #### 1. **动态绑定机制的核心原理** - **虚函数（virtual function）**：在基类中声明为`virtual`的函数，允许派生类重写（override）。当通过基类指针或引用调用时，实际执行的是**对象的动态类型**（运行时类型）对应的函数实现（即派生类版本）。这通过虚函数表（vtable）实现动态绑定。 - 例如：基类指针指向派生类对象时，调用虚函数会执行派生类的重写版本。 - **非虚函数（non-virtual function）**：调用基于**指针的静态类型**（编译时类型），而非对象的实际类型。静态绑定在编译时确定。 - **虚基类的作用**：虚基类仅影响对象的内存布局（确保只有一个共享基类子对象），但不改变动态绑定规则。虚基类中的函数如果是虚函数，其绑定行为与普通基类一致[^3]。 #### 2. **指针互相指向时的调用行为分析** 考虑以下场景（假设`Base`是基类，`Derived`是派生类，`Base`可能为虚基类）： - **场景1: 基类指针指向派生类对象（安全且常见）** - **行为**： - 虚函数：执行派生类的实现（动态绑定）。 - 非虚函数：执行基类的实现（静态绑定）。 - **原因**：基类指针可以接收派生类对象（is-a关系），虚函数调用通过vtable动态解析。 - **示例**： ```cpp class Base { public: virtual void virtualFunc() { cout << "Base virtual" << endl; } // 虚函数 void nonVirtualFunc() { cout << "Base non-virtual" << endl; } // 非虚函数 }; class Derived : public Base { public: void virtualFunc() override { cout << "Derived virtual" << endl; } void nonVirtualFunc() { cout << "Derived non-virtual" << endl; } // 隐藏基类函数，非重写 }; Base* basePtr = new Derived(); // 基类指针指向派生类对象 basePtr->virtualFunc(); // 输出 "Derived virtual"（动态绑定） basePtr->nonVirtualFunc(); // 输出 "Base non-virtual"（静态绑定） ``` - 这里`virtualFunc`是虚函数，因此调用`Derived`的实现；`nonVirtualFunc`非虚，调用`Base`的实现[^2][^4]。 - **场景2: 派生类指针指向基类对象（危险，可能导致未定义行为）** - **行为**： - 虚函数：可能执行基类的实现（如果对象是基类类型），但行为未定义（UB）如果强制转换无效。 - 非虚函数：执行派生类的实现（基于指针静态类型），但对象无派生类成员，易导致崩溃或错误。 - **原因**：派生类指针不能安全指向纯基类对象（除非基类是派生类对象的子部分）。强制转换（如`(Derived*)baseObj`）可能破坏对象布局。 - **示例**： ```cpp Base baseObj; Derived* derivedPtr = (Derived*)&baseObj; // 危险：派生类指针强制指向基类对象 derivedPtr->virtualFunc(); // 可能输出 "Base virtual"，但未定义行为 derivedPtr->nonVirtualFunc(); // 输出 "Derived non-virtual"（静态绑定），但对象无此函数，风险高 ``` - 如引用[2]所示，非虚函数调用派生类版本，但实际对象是基类，可能导致内存访问错误[^2]。 - **虚基类的特殊情况** - 如果`Base`是虚基类（例如`class Derived : virtual public Base`），其虚函数绑定机制不变：虚函数仍动态绑定，非虚函数静态绑定。 - 唯一区别是对象初始化：虚基类由最终派生类直接初始化（避免重复构造），但不影响函数调用行为[^3]。 #### 3. **关键总结** - **安全实践**：优先使用基类指针指向派生类对象，并依赖虚函数实现多态。避免派生类指针指向基类对象，除非通过`dynamic_cast`进行安全向下转换（需RTTI支持）。 - **虚基类的影响**：仅优化内存布局，不改变绑定规则。虚基类中的虚函数仍可被派生类重写，实现多态。 - **未定义行为风险**：当指针类型与对象实际类型不匹配时（如派生类指针指向基类对象），程序可能崩溃或产生不可预测结果[^2][^4]。 #### 4. **示例代码演示** ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Base { public: virtual void show() { cout << "Base show (virtual)" << endl; } // 虚函数 void print() { cout << "Base print (non-virtual)" << endl; } // 非虚函数 }; class Derived : public Base { public: void show() override { cout << "Derived show (virtual)" << endl; } void print() { cout << "Derived print (non-virtual)" << endl; } // 隐藏基类函数 }; int main() { // 场景1: 基类指针指向派生类对象（安全） Base* ptr1 = new Derived(); ptr1->show(); // 动态绑定: 输出 "Derived show (virtual)" ptr1->print(); // 静态绑定: 输出 "Base print (non-virtual)" // 场景2: 派生类指针指向基类对象（危险） Base baseObj; Derived* ptr2 = (Derived*)&baseObj; // 强制转换 ptr2->show(); // 未定义行为: 可能输出 "Base show (virtual)" ptr2->print(); // 静态绑定: 输出 "Derived print (non-virtual)"，但对象无此函数 delete ptr1; return 0; } ``` - 输出可能（但场景2不可靠）： ``` Derived show (virtual) Base print (non-virtual) Base show (virtual) // 取决于编译器，未定义 Derived print (non-virtual) // 错误，可能崩溃 ``` #### 引用说明 - 动态绑定依赖虚函数表，非虚函数基于静态类型[^1][^2]。 - 虚基类初始化由最终派生类处理，不影响函数绑定[^3]。 - 基类指针/引用可安全接收派生类对象，提升效率[^4]。
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