C++ 多态性。为啥这行得通？

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 多态性。为啥这行得通？

【英文标题】：C++ Polymorphism. Why is this working?C++ 多态性。为什么这行得通？

【发布时间】：2014-11-21 05:19:50

【问题描述】：

这不应该是不正确的吗？ ：

A* apb = (A*)&b; //a pointer to b

我预计会出现错误，或者至少是警告。

为什么这在 Visual C++ 2013 (v120) 或 g++ (gcc 4.8.2) 中没有给我任何警告？

#ifndef A_H
#define A_H

#include <stdio.h>

class A

public:
   A()
   virtual ~A()
   void print() printf("printA\n"); 
   virtual void printVirtual() printf("printVirtualA\n"); 
;

#endif // A_H

#ifndef B_H
#define B_H

#include "A.hpp"
class B : A

public:
   B()
   void print() printf("printB\n"); 
   virtual void printVirtual() printf("printVirtualB\n"); 
;

#endif //B_H

int main()

   A a;
   B b;
   A* apb = (A*)&b; //a pointer to b
   B* bpa = (B*)&a; //b pointer to a

   apb->print();         // printA
   apb->printVirtual();  // printVirtualB
   bpa->print();         // printB
   bpa->printVirtual();  // printVirtualA
   return 0;

输出：

printA
printVirtualB
printB
printVirtualA

我怀疑这是因为我的类在内存中对齐，所以有一个有效的 Vtable。

这是一个“隐式”dynamic_cast 吗？

据我所知，这样做不应该是正确的。

【问题讨论】：

您正在强制编译器使用 C 风格的转换进行转换，所以它不会抱怨。哎呀，你可以做float* bad = (float*)&b;，编译器仍然不会抱怨。但这并不能使它有效。我相信你的演员都不合法（B 私下继承自 A，而 A 不是从 B 派生的）。

向下转型呢？ B* bpa = (B*)&a; //b pointer to a 是不是因为类有相同的结构才能正确执行？

这实际上是未定义的行为并且是非法的。但是，它似乎可以工作，因为A 和B 是非常简单的类（它们没有成员，并且这些函数只是打印文本而不做任何复杂的事情）。由于A 和B 非常简单并且非常接近相同，因此它们可以充当彼此的替代品。这有点像用凳子的腿代替桌腿：它们不一样，但足够接近它可能会起作用。但是，尝试用凳子的腿代替大象腿，事情不会那么顺利......

@Cornstalks 谢谢，这正是我正在寻找的答案。我仍然想知道为什么根本没有警告。

【参考方案1】：

这正是 vtables 的用途。非虚函数被称为匹配容器的类型，虚函数被称为匹配被指向对象的类型。

A* apb = (A*) &b;

.... 是完美的代码，是虚拟多态的经典例子。

【讨论】：

然而，B* bpa = (B*)&a; 不是完美的代码...（另外：这些函数都不是静态的）。另外，私有继承不会破坏这段代码的合法性吗？

确实如此。我将非虚拟函数称为静态，因为它以静态方式调用，而不是按照 c++ 关键字。但你是对的。

这有点像，但不完全如此。该函数使用this 指针调用（只是碰巧没有使用它），这意味着它的调用约定与static 函数不太一样。

静态我的意思是调用地址不是在运行时确定的，而是在编译时确定的，而不是在运行时使用 vtable 虚拟/动态地确定

【参考方案2】：

A* apb = (A*)&b;

从派生类初始化基类指针是完全可以的（假设b 是B 类型，如您所示）。你甚至不需要强制转换操作

A* apb = &b;

void print() 成员函数没有标记为virtual，因此成员函数是在您手头的实际实例上调用的。

【讨论】：

我不认为这完全没问题。请注意，他是私人继承，而不是公开继承。

@Cornstalks 好地方。是的，强制转换可能会隐藏为A* apb = &b; 给出的错误。虽然公开继承应该可以解决这个问题，但行为并没有真正的改变。关键是，print() 函数不是 virtual。

【参考方案3】：

A* apb = (A*) &b;

这完全没问题。指向派生对象的基指针。这种方案主要是通过抽象类（或接口）来实现多态性