C++：虛函數如何解決「this」指針作用域問題？

Question

（C++，MinGW的4.4.0，Windows操作系統）

所有這一切都在評論代碼，除了標籤< 1>和< 2>，是我的猜測。請糾正我，如果你認爲我錯了地方：

class A { 
public: 
    virtual void disp(); //not necessary to define as placeholder in vtable entry will be 
         //overwritten when derived class's vtable entry is prepared after 
         //invoking Base ctor (unless we do new A instead of new B in main() below) 
}; 

class B :public A { 
public: 
    B() : x(100) {} 
    void disp() {std::printf("%d",x);} 
    int x; 
}; 

int main() { 
    A* aptr=new B;    //memory model and vtable of B (say vtbl_B) is assigned to aptr 
    aptr->disp();    //<1> no error 
    std::printf("%d",aptr->x); //<2> error -> A knows nothing about x 
} 

< 2>是一個錯誤，是顯而易見的。爲什麼< 1>不是錯誤？我認爲這種調用的發生是：aptr->disp(); --> (*aptr->*(vtbl_B + offset to disp))(aptr)aptr中的參數是指向成員函數的隱式this指針。在disp()裏面我們會有std::printf("%d",x); --> std::printf("%d",aptr->x); SAME AS std::printf("%d",this->x);那麼爲什麼< 1>沒有錯誤，而< 2>呢？

（我知道虛函數表是實現具體的東西，但我仍然認爲這是值得一問的問題）

Answer 1

的規則是：

在C++中動態分配僅適用於成員函數的功能不爲成員變量。

對於成員變量的編譯器只looksup用於該特定類或它的基類的符號名。

在情況1中，將被稱爲合適的方法是通過提取的vpt，取出適當的方法的地址，然後調用此時，相應的部件的功能決定。
因此，在靜態綁定的情況下，動態分派本質上是fetch-fetch-call而不是正常的call。

在情況2：編譯器只在this範圍內尋找x顯然，它找不到它並報告錯誤。

Answer 2

virtual void disp(); //not necessary to define as placeholder in vtable entry will be 
        //overwritten when derived class's vtable entry is prepared after 
        //invoking Base ctor (unless we do new A instead of new B in main() below) 

您的評論是不正確的。一個虛函數是odr-used，除非它是純的（反過來不一定成立），這意味着你必須爲它提供一個定義。如果你不想爲它提供一個定義，你必須使它成爲一個純虛函數。

如果你進行這些修改，然後aptr->disp();的作品之一，並調用派生類disp()因爲在派生類中disp()覆蓋基類的功能。當你通過指向base的指針調用它時，基類函數仍然存在。 x不是基類的成員，因此aptr->x不是有效的表達式。

Answer 3

this與內部的aptr不相同。 B::disp執行需要this爲B*，就像B的任何其他方法一樣。當您通過A*指針調用虛擬方法時，它將首先轉換爲B*（甚至可能更改其值，因此在調用期間它不一定等於aptr）。

I.e.到底發生了什麼是一樣的東西

typedef void (A::*disp_fn_t)(); 
disp_fn_t methodPtr = aptr->vtable[index_of_disp]; // methodPtr == &B::disp 

B* b = static_cast<B*>(aptr); 
(b->*methodPtr)(); // same as b->disp() 

對於更復雜的例子，看看這個帖子http://blogs.msdn.com/b/oldnewthing/archive/2004/02/06/68695.aspx。在這裏，如果有多個A基地可能會調用相同的B::disp，MSVC會生成不同的入口點，每個入口點將不同的偏移量移動A*指針。當然，這是特定於實現的;其他編譯器可能會選擇在vtable中某處存儲偏移量。

Answer 4

你很困惑，而且我覺得你來自更加動態的語言。

在C++中，編譯和運行時間顯然是孤立的。一個程序必須首先被編譯，然後才能運行（並且任何這些步驟都可能失敗）。

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所以，去落後：

<2>失敗在編譯，因爲編譯約靜態信息。 aptr的類型爲A*，因此可通過此指針訪問A的所有方法和屬性。既然您宣稱disp()但沒有x，那麼致電disp()編譯，但沒有x。

因此，<2>的失敗是關於語義的，這些都是在C++標準中定義的。

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前往<1>，它的工作原理，因爲是在disp()一個A聲明。這保證了函數的存在（我會說你實際上躺在這裏，因爲你沒有定義它在A）。

運行時發生的事情由C++標準語義定義，但標準沒有提供實施指導。大多數（如果不是全部的話）C++編譯器將使用每個類的虛擬表+每個實例策略的虛擬指針，並且在這種情況下，描述看起來是正確的。

但是，這是純粹的運行時實現，它運行的事實不會追溯地影響程序編譯的事實。