施工期间的虚函数调用

virtual function call during construction

本文关键字：函数调用 施工期      更新时间：2023-10-16

在 在建造和破坏期间的样本中：

struct V {
virtual void f();
virtual void g();
};
struct A : virtual V {
virtual void f(); // A::f is the final overrider of V::f in A
};
struct B : virtual V {
virtual void g(); // B::g is the final overrider of V::g in B
B(V*, A*);
};
struct D : A, B {
virtual void f(); // D::f is the final overrider of V::f in D
virtual void g(); // D::g is the final overrider of V::g in D
// note: A is initialized before B
D() : B((A*)this, this) 
{
}
};

B::B(V* v, A* a)
{
f(); // virtual call to V::f (although D has the final overrider, D doesn't exist)
g(); // virtual call to B::g, which is the final overrider in B 
v->g(); // v's type V is base of B, virtual call calls B::g as before
a->f(); // a’s type A is not a base of B. it belongs to a different branch of the
// hierarchy. Attempting a virtual call through that branch causes
// undefined behavior even though A was already fully constructed in this
// case (it was constructed before B since it appears before B in the list
// of the bases of D). In practice, the virtual call to A::f will be
// attempted using B's virtual member function table, since that's what
// is active during B's construction)
}

问题1：为什么v->g()会打电话给B::g()？
问题2：这是什么意思？

对 A：：f 的虚拟调用将使用 B 的虚拟成员函数表尝试，因为这是 B 构造期间处于活动状态的函数。

在C++中，访问未构造的对象是未定义的。为了避免这种未定义的行为，对象在构造期间指向不同的虚拟表 (vtable(。如果存在Base和类Derived则对象最初指向 vtableBase。稍后，当Derived开始施工时，vtable指向"派生"。这个答案在最后与问题2的答案一起解释。

同样的规则适用于虚拟继承。但是，在虚拟继承的情况下，构造顺序与常规继承不同，并且 vtable 遵循该构造顺序。

在您的情况下，您有以下几行：

B::B(V* v, A* a)

和

D() : B((A*)this, this)  // in class D

这意味着在构造D之前，它会构造其父B。B::B被this投到A*和D*。在B::B的时候，D的构造函数没有启动，所以vtable没有指向D的方法。该对象指向较早的 vtable。对象使用哪个 vtable 的问题取决于零件的构造顺序。

首先构建虚拟基地，在这种情况下仅V。其余的和往常一样。这意味着订单是V->A->B->D.

下面是代码中不同函数调用的列表：

  • f()-D尚未构建，因此无法调用D::f()，并且 vtable 不指向它。A不是B的基础，所以A::f()不会被调用。剩下的唯一选择是V::f().请注意，给定指向对象的指针，永远不会调用同级的虚函数。只有对象、其父对象和子对象(一直到对象的动态类型(的最派生方法。
  • g()-D尚未建成，因此无法调用D::g()。由于这是B的构造函数，它可以访问它的所有方法，所以调用B::g()。
  • v->g()-v属于V类型，可以通过虚拟方法机制调用其中一个子类的g()。D尚未建成，因此D::g()尚未在vtable中。由于这是B的构造函数，vtable已经更新为指向B的方法和所有已经构造的部分(A和V(。所以，vtable指向B::g().
  • a->f()-a属于A类型，因此它可以调用其父类的方法，但不能调用其子类D的方法，因为它尚未构造。这意味着V::f()或A::f()。由于虚拟方法调用首选派生最多的方法，因此应调用A::f()。

我已经回答了第一个原始问题：

为什么v->g()打电话给B::g()？

等等。

对于第二个问题，关于以下内容的含义：

对 A：：f 的虚拟调用将使用 B 的虚拟成员函数表尝试，因为这是 B 构造期间处于活动状态的函数。

上面的文字讨论了虚函数调用的概念模型。虚拟函数调用就像通过指向方法的指针数组一样，称为">虚拟表"，即 vtable。对于每个虚拟函数(例如示例中的f()(，编译后的代码会从此 vtable 获取指向方法的指针。这是非常便宜的，因为它是对数组的简单索引访问。派生类的对象具有不同的 vtable，其中某些方法指针不同。

获取指向父级的指针的代码不关心它是父级还是子级。它只是从 O(1( 处的 vtable 中的给定索引获取方法指针，而不管对象的真实类型如何。将构造函数中的类型从父类更改为子类，是通过简单的常量时间重新分配指向 vtable 的指针来实现的。引用的文本是指使指针指向不同虚拟表的事件序列。

使用虚拟继承，在给定时间可以有多个 vtable 处于活动状态。根据执行方法调用的类型(例如，通过B、A或V(来选择vtable。

文本的措辞谈到使用 B 的 vtable 调用A::f，毫无意义。甚至示例代码也说，在B::B调用f()调用V::f()不A::f()。我认为文本应该被V::f()是通过 B 的 vtable 执行的，这与我写的一致。

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