为什么在没有body的情况下调用纯虚方法不会导致链接器错误？

Posted 2021-05-04

我今天遇到了相当奇怪的情况。在Interface构造函数中直接调用纯虚方法时，我得到一个未定义的引用错误。

class Interface
{
public:    
    virtual void fun() const = 0; 
    Interface(){ fun(); }
};

class A : public Interface
{
public:
    void fun() const override {};
};

int main()
{
    A a;
}

结果是：

prog.cc: In constructor 'Interface::Interface()':
prog.cc:5:22: warning: pure virtual 'virtual void Interface::fun() const' called from constructor
5 |     Interface(){ fun(); }
  |                      ^
/tmp/ccWMVIWG.o: In function `main':
prog.cc:(.text.startup+0x13): undefined reference to `Interface::fun() const'
collect2: error: ld returned 1 exit status

但是，使用不同的方法将fun（）调用包装为：

class Interface
{
public:    
    virtual void fun() const = 0; 
    Interface(){ callfun(); }
    virtual void callfun()
    {
        fun();
    }
};

class A : public Interface
{
public:
    void fun() const override {};
};

int main()
{
    A a;
}

用纯虚拟调用错误编译就好了（显然）崩溃。我在最新的GCC 8.2.0和9.0.0以及Clang 8.0.0上进行了测试。其中，只有GCC在第一种情况下产生链接器错误。

Wandbox链接以获取包含错误的完整工作示例：

• https://wandbox.org/permlink/KhXsBeoRXf9v0iJr
• https://wandbox.org/permlink/38JEGGyA3hfAfPAS

编辑：我被标记为重复，但我不确定这个问题是如何重复的。它与调用纯虚方法（来自构造函数或诸如此类）的危险没有任何关系，我知道它们。

我试图理解为什么编译器在一个场景中允许这个调用，而在另一个场景中没有这样做，Adam Nevraumont对此进行了很好的解释。

EDIT2：看来，即使callFun不是虚拟的，它仍然会以某种方式阻止GCC进行虚拟化和内联fun调用。请参阅以下示例：

class Interface
{
public:    
    virtual void fun() const = 0; 
    Interface(){ callfun(); }
    void callfun()
    {
        fun();
    }
};

class A : public Interface
{
public:
    void fun() const override {};
};

int main()
{
    A a;
}

• https://wandbox.org/permlink/6k8i27DaAiwNIFJI

答案

您没有调用纯虚函数，您正在vtable中查找该函数的虚函数表中的当前条目。

碰巧的是，那时它是一个纯粹的虚函数，因此你会因UB而崩溃。

在第一种情况下，您收到链接器错误，因为gcc正在对ctor中的fun进行虚拟化调用。对fun的虚拟化调用直接调用纯虚方法。这是可能的，因为在构造Interface时，编译器知道虚函数表的状态（对它的派生类修改尚未发生）。

在第二种情况下，编译器可以从ctor中对callFun的调用进行虚拟化。但是fun内部对callFun的调用无法被虚拟化，因为callFun可以通过另一种方法从ctor外部调用。在一般情况下，将其虚拟化是不正确的。

在这种特定情况下，如果编译器对callFun进行了虚拟化，然后将其内联，则可以在内联副本中对fun进行虚拟化。但编译器不会这样做，因此不会发生虚拟化。

顺便说一句，您可以实现该纯虚函数，并使您提供的每个示例都链接并运行正常。

void Interface::fun() const {}

在链接的任何.cpp文件中的任何地方都将使您的代码链接，并且无论如何都是正确的。纯虚拟并不意味着在C ++中“没有实现”，它只是意味着“派生类必须提供覆盖，对我来说，没有实现是合法的”。