从基类指针调用空虚函数失败

Calling empty virtual function from a base class pointer fails

本文关键字：函数 失败 空虚 调用 基类 指针      更新时间：2023-10-16

在编写我的第一个软件时，我在玩虚函数、继承和指针时遇到了一种"奇怪"的行为。我有一个模板类 State，它在公共接口中具有以下功能

void State::saveState() {};

当应用程序首次启动时，为了设置默认状态，它在管理器函数中调用了一个setState()函数，大致如下

case(some enum):
{
    mActiveState->saveState();
    delete mActiveState; 
    mActiveState = new SomeStateClassDerivedFromState();
    mActiveState->setup(some arguments);
    break;
}

现在奇怪的事情 - 此代码的前两行应该会导致运行时错误或类似错误。如果此函数用于更改状态，那么它应该没问题。但它也用于为State::mActiveState分配一些对象/内存，这在这一点上是nullptr。但由于某种原因它没有崩溃，程序按预期执行。但是后来，我想覆盖从 State 继承的类之一中的 saveState() 函数，所以我向函数添加了一个虚拟标记（body 保持为空），并在派生类中为 saveState() 编写了一个定义。突然，这两行开始在启动时使应用程序崩溃（正如预期的那样）。从saveState()中删除虚拟标记会使应用程序再次运行。

为什么在saveState()成员函数被声明为虚拟（具有空体，而不是纯虚拟）之前，调用成员函数并删除nullptr导致崩溃？

此代码重现了问题

class State
{
public:
void saveState() {};
}
class DState : public State
{
saveState() {};
}
int main()
{
State* state = nullptr;
state->saveState();
delete state;
state = new DState();
}

这奏效了。当我将虚拟标签添加到 State 类中的 saveState() 函数时，它在启动时崩溃了。我的问题，为什么？

class State
{
public:
    void saveState() {};
}
//...
    State* state = nullptr;
    state->saveState();
//...

因为 saveState 在这里是非虚拟的，所以你只是调用一个函数，该函数静静地将this指针作为第一个参数。

该函数什么

都不做，所以什么都不会发生，事实上编译器甚至可以完全省略函数和对它的调用。如果您的函数尝试引用成员变量，它将崩溃。你基本上已经调用了未定义的行为并且很幸运 - 主要是因为你在函数中什么也没做。

当你使函数虚拟时，程序必须取消引用对象以找到它的vtable（虚拟函数表），这意味着它取消引用nullptr，这就是你崩溃的原因。

你还问为什么删除空指针不会崩溃：这是因为，与免费不同，删除空指针是合法的——基本上删除会为你检查。

通过 nullptr 调用空方法具有未定义的行为，但不必使程序崩溃，因为无法访问任何数据。调用虚拟函数需要寻找 vtable，这会带来你看到的行为。但即使你的程序没有崩溃，它也不会使其有效。

另一方面，删除nullptr是有效的，并导致无操作。

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