调用构造函数中的虚拟函数

Calling virtual functions in constructors

本文关键字：虚拟 函数 构造函数 调用      更新时间：2023-10-16

考虑以下程序：

class Base
{
private:
    int m_nID;
public:
    Base()
    {
        m_nID = ClassID();
    }
    // ClassID returns a class-specific ID number
    virtual int ClassID() { return 1; }
    int GetID() { return m_nID; }
};
class Derived: public Base
{
public:
    Derived()
    {
    }
    virtual int ClassID() { return 2; }
};
int main()
{
    Derived cDerived;
    cout << cDerived.GetID(); 
    return 0;
}

在上面的例子中，派生的id出人意料地是1而不是2。我已经在这里发现了关于同一个问题的类似问题。但我不明白的是，如果这是错误的，那么我们应该如何识别（派生的）类成员并使用它？我的意思是，假设我想为每个类（基类、第一个派生类、第二个派生类，它要么是基类的派生，要么是第二个衍生类，等等）指定一个唯一的id或typename，在这方面，我该如何继续行动？我认为正确的方法是，在实例化任何类对象时，在构造函数中分配一个id/name，以便立即知道类型。上述方法失败了，在这方面我还有什么其他选择？

要详细说明Karoly所说的内容，也许你可以避免在构造函数中使用类ID，但在构造之后，你可以执行以下操作：

cout << cDerived.ClassID();

没有理由让两个函数返回相同的东西，也没有理由在每个对象中存储int m_nID;来浪费内存。

此外，您应该更改基类，使其显示：

virtual int ClassID() = 0;

如果你试图在Base构造函数中调用ClassID，尽管我没有尝试过，但这个应该会使它成为编译器错误。此外，它会使Base成为一个抽象类，所以你不能创建它的新实例（这很好）。

答案很简单：在构建任何C++对象之前，都不能使用它。如果您仍在构造基类子对象的过程中，则不能使用派生类对象，因为它尚未构造（当前正在构建的对象的vptr仍然指向基类vtable，只要你在基类构造函数内；它不会更新，直到你到达派生类构造函数。）

但是，基类构造函数是如何确定它是为常规对象还是子对象调用的呢？好吧，就像它告诉任何其他关于世界的随机信息一样：你必须明确地告诉它。例如：

struct Base {
    Base() { puts("I am a whole object!"); }
  protected:
    Base(bool is_subobject) { assert(is_subobject); puts("I'm only part of an object."); }
};
struct Derived : Base {
    Derived(): Base(/*is_subobject=*/true) { }
};

如果你想做一个真正聪明的人，你可以使用模板元编程：

struct Base {
    int m_nID;
    template<typename T>
    Base(T *)
    {
#ifdef UNSAFE
        // This breaks a lot of rules, but it will work in your case.
        // "this" is a Base, not a Derived, so the cast is undefined;
        // and if ClassID tried to use any non-static data members,
        // you'd be hosed anyway.
        m_nID = reinterpret_cast<T*>(this)->T::ClassID();
#else
        // This version is guaranteed to work in standard C++,
        // but you lose that nice virtual-ness that you worked
        // so hard for.
        m_nID = T::staticClassID();
#endif
    }
    virtual int ClassID() { return 1; }
    static int staticClassID() { return 1; }
    int GetID() { return m_nID; }
};
struct Derived : Base {
    Derived(): Base(this) { }
    virtual int ClassID() { return 2; }
    static int staticClassID() { return 2; }
};
int main() {
    Derived cDerived;
    std::cout << cDerived.GetID() << std::endl; // prints "2"
}

但正如Dave S在我写这个答案时所说的。。。如果您的示例是all，那么您可以只使用一个受保护的以int nID为参数的Base构造函数，而完全忘记虚拟方法。

Derived对象包含类型为Base的子对象，Base对象存在于Derived对象的"内部"。如果你取对象的地址和它的Base子对象的地址，Base将在Derived对象占用的内存区域内。

当你构造一个Derived时，它的构造函数会运行，首先要做的是构造它的每个基类，然后构造它的每一个成员。因此，当Derived::Derived()开始执行时，发生的第一件事就是Base::Base()执行。在该构造函数中，对象的动态类型还不是Derived，因为它还没有构造Derived部分。因此，当您在Base构造函数期间调用虚拟函数时，它会找到迄今为止唯一构造的对象的最终覆盖者：Base部分。

在后台，当Base构造函数启动时，它将对象的vptr设置为指向Base的vtable，因此它指向Base的虚拟函数。完成并运行Derived对象构造函数之后，它将更新vptr以指向Derived的vtable，因此它引用Derived覆盖的函数。因此，在Base构造函数完成之前，对象的vptr只指向Base定义的虚拟函数的指针。

一旦Derived构造函数更新了vptr，调用虚拟函数将调用Derived重写，因此问题的答案是在派生构造函数中重新分配m_nId，此时它将调用重写函数并为您提供派生类ID。

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