虚拟决赛覆盖器

Virtual final overrider

本文关键字：覆盖 虚拟      更新时间：2023-10-16

在试图更深入地分析C++的继承机制时，我偶然发现了以下示例：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base {
public:
    virtual void f(){
    cout << "Base.f" << endl; 
    }
};
class Left : public virtual Base {    
};
class Right : public virtual Base{
public:
    virtual void f(){
        cout << "Right.f" << endl; 
    }
};
class Bottom : public Left, public Right{
};
int main(int argc,char **argv)
{
    Bottom* b = new Bottom();
    b->f();
}

上面的，不知何故，编译并调用了Right：：f（）。我看到编译器中可能发生了什么，它理解有一个共享的 Base 对象，并且 Right 覆盖了 f（），但实际上，在我的理解中，应该有两种方法：Left::f()（继承自 Base::f()）和 Right::f() ，它覆盖了Base::f()。现在，我认为，基于Bottom继承了两种不同的方法，它们都具有相同的签名，因此应该存在冲突。

谁能解释一下C++的哪个规范细节处理这种情况，以及它是如何从低级角度处理的？

在可怕的钻石中，有一个基底，两个中间对象从中派生出来，然后第四种类型通过中间层中两种类型的多重继承来关闭钻石。

您的问题似乎是在前面的示例中声明了多少个f函数？答案是一个。

让我们从更简单的线性层次结构示例开始，该线性层次结构仅包含 base 和 派生：

struct base {
   virtual void f() {}
};
struct derived : base {
   virtual void f() {}
};

在此示例中，声明了一个f，其中有两个替代，base::f 和 derived::f 。在类型为 derived 的对象中，最终的覆盖器是 derived::f 。请务必注意，这两个f函数都表示具有多个实现的单个函数。

现在，回到原始示例，在右侧的行中，Base::f 和 Right::f 与被覆盖的函数相同。所以对于类型 Right 的对象，最终的覆盖程序是 Right::f 。现在对于类型 Left 的最终对象，最终覆盖器被Base::f，因为Left不会覆盖该函数。

当菱形闭合时，由于继承是virtual因此存在单个Base对象，该对象声明单个f函数。在第二级继承中，Right使用自己的实现覆盖该函数，这是派生最多的类型Bottom的最终覆盖程序。

您可能希望在标准之外查看这一点，并查看编译器如何实际实现这一点。编译器在创建Base对象时，它会添加一个隐藏指针vptr到虚拟表。虚拟表包含指向 thunk 的指针（为简单起见，假设该表包含指向函数最终覆盖器的指针 [1]）。在这种情况下，Base对象将不包含任何成员数据，而只包含一个指向表的指针，该表包含指向函数Base::f的指针。

当Left扩展Base时，会为Left创建一个新的 vtable，并且该 vtable 中的指针被设置为此级别的 f 的最终覆盖器，顺便Base::f，因此两个 vtable 中的指针（忽略蹦床）跳转到相同的实际实现。构造类型 Left 的对象时，首先初始化 Base 子对象，然后在初始化 Left 的成员（如果有）之前，Base::vptr指针更新为引用Left::vtable（即存储在 Base 中的指针引用为 Left 定义的表）。

在钻石的另一侧，为Right创建的 vtable 包含一个最终调用 Right::f 的 thunk 。如果要创建类型为 Right 的对象，将发生相同的初始化过程，并且Base::vptr将指向 Derived::f 。

现在我们到了最终对象 Bottom .同样，为类型 Bottom 生成一个 vtable，并且该 vtable（与所有其他 vtable 一样）包含一个表示 f 的条目。编译器分析继承的层次结构并确定Right::f覆盖Base::f，并且在左分支上没有等效的覆盖，因此在Bottom的 vtable 中，表示f的指针指的是Right::f。同样，在构造Bottom对象期间，Base::vptr会更新以引用Bottom的 vtable。

如您所见，所有四个 vtable 都有一个 f 条目，程序中只有一个f，即使存储在每个 vtable 中的值不同（最终覆盖器不同）。

[1] thunk 是一小段代码，它在需要时调整this指针（多重继承通常意味着需要它），然后将调用转发到实际覆盖。在单一继承的情况下，this指针不需要更新，并且 thunk 消失，vtable 中的条目直接指向实际函数。

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