Visual Studio 2008：C++的多態行爲

Question

我想了解C++代碼中的多態行爲。看到下面的程序的輸出，我感到驚訝。

下面的代碼，我在下面的編程語句期待一些編譯錯誤/崩潰的輸出。但是這個程序的輸出讓我很吃驚。

p = (Class1*) &object3; 
p->f(); 
p->g(); 

我不明白爲什麼。我正在使用Visual Studio 2008.

代碼片段。

#include "stdafx.h" 
#include <iostream> 

using namespace std; 

class Class1 
{ 
    public: 
     virtual void f() 
     { 
    cout << "Function f() in Class1\n"; 
     } 

    void g() 
    { 
    cout << "Function g() in Class1\n"; 
    } 
}; 


class Class2 
{ 
    public: 
    virtual void f() 
    { 
    cout << "Function f() in Class2\n"; 
    } 

    void g() 
    { 
    cout << "Function g() in Class2\n"; 
    } 
}; 


class Class3 
{ 
    public: 

    virtual void h() 
    { 
    cout << "Function h() in Class3\n"; 
    } 
    }; 


    int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
    { 
    Class1 object1, *p; 
    Class2 object2; 
    Class3 object3; 

    p = &object1; 

    p->f(); 
    p->g(); 

    p = (Class1*) &object2; 

    p->f(); 
    p->g(); 

    p = (Class1*) &object3; 

    p->f(); 
    p->g(); 

    //p->h();  Compilation error 

    return 0; 

    } 

O/P：

功能的Class1的Class1中在等級2中f（）的

函數G（）

函數f（）

函數G（）在Class3中

的Class1

函數H（）

Class 1中的函數g（）

Answer 1

你的代碼有未定義行爲。

當程序有未定義的行爲時，一切都可能發生。你可能得到一個崩潰，但這不是必要的。從第1.3.24：

[...]允許不確定的行爲從與不可預測的結果完全無視的情況下，在環境中的一個記錄的方式特性翻譯或程序執行期間行爲（具有或不具有範圍發佈診斷消息），終止翻譯或執行（發佈診斷消息）。 [...]

---

爲什麼你有未定義行爲？

您到Class1類型的對象執行的指針的殘酷C樣式轉換（這會採用reinterpret_cast<>）至Class3類型的對象的指針。這是允許的，但行爲是不確定的。

從段落5.2。在C++ 11標準的10/7約reinterpret_cast<>：

一個目的指針可以顯式轉換爲另一種類型 0.70 [..]

這使得一個對象的指針明確的演員合法。然而（同一段落）：

[...]當類型的prvalue V「指針T1」被轉換成類型 「指向cv T2」，其結果是的static_cast（的static_cast（v）的）如果T1和T2都是標準佈局類型，那麼T2的對齊要求（3.9）和 不會比T1的要求更嚴格，或者 兩種類型都是無效的。 [...]

你的類Class1和Class3是不標準佈局類型。每段9/7，事實上：

標準佈局類是一類：

- 具有式非標準佈局類的沒有非靜態數據成員（或這些陣列類型）或參考，

- 具有沒有虛函數（10.3），並且沒有虛基類（10.1），

[...]

因此，5.2.10/7的第二部分適用：

[...]轉換類型的prvalue「指針T1」的類型「指針T2」（其​​中，T1和T2是對象類型以及T2的對齊要求不比T1的對齊要求更嚴格）並且返回到其原始類型時產生原始指針 值。 任何其他此類指針轉換的結果未指定。

由於未指定轉換該指針的結果，因此試圖調用其上的函數會導致未定義的行爲。

Answer 2

您的代碼不是多態性示例。你只是將對象指針投射到彼此。

你忘了從彼此延伸（繼承）你的類，因爲多態性與遺傳有關。

例如試試這個：

class Class1 
{ 
    public: 
     virtual void f() 
     { 
    cout << "Function f() in Class1\n"; 
     } 

    void g() 
    { 
    cout << "Function g() in Class1\n"; 
    } 
}; 


class Class2 : public Class1 
{ 
    public: 
    virtual void f() 
    { 
    cout << "Function f() in Class2\n"; 
    } 

    void g() 
    { 
    cout << "Function g() in Class2\n"; 
    } 
}; 


class Class3 : public Class2 
{ 
    public: 

    virtual void h() 
    { 
    cout << "Function h() in Class3\n"; 
    } 
    }; 

Answer 3

您正在使用邪惡的C風格演員，在這種情況下等效於reinterpret_cast，將指向一個類並假裝指向一個不相關的類。

我期待一些編譯錯誤/崩潰

沒有編譯錯誤，因爲你是故意從檢查的類型轉換防止編譯器 - 這是reinterpret_cast的目的，而原因避免它（和C風格更加如此）除非真的有必要。可能會發生崩潰或任何其他類型的未定義的運行時行爲。

就你的情況而言，類佈局似乎足以使虛擬函數調用成功，即使指針類型完全錯誤。這並不奇怪，因爲你的類定義都非常相似;但這是非常不保證的行爲，原則上它可能會以許多災難性的方式失敗。

如果你想要多態行爲，那麼Class2和Class3應該繼承自Class1。指針轉換將在沒有轉換的情況下有效，並且多態行爲將被很好地定義 - 根據對象類型虛擬地調度f()，並且根據指針類型非虛擬地調度g()。