C++虚函数表现奇怪

Question

我试图理解虚函数和虚继承.在大多数情况下,我认为我成功地掌握了它及其与多态的关系,我一直在阅读vptr如何与派生对象一起工作以及什么不是,但是下面的例子让我失望,这是我在算法和C++中的数据结构书:

#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 main() {
    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(); // possibly abnormal program termination;
    p->g();
    // p->h(); // h() is not a member of Class1;
    return 0;
}

输出:

Function f() in Class1
Function g() in Class1
Function f() in Class2
Function g() in Class1
Function h() in Class3
Function g() in Class1

除了最后一点,我理解一切p->f();.作为序言,我得到的,我们不能直接调用h()从p因铸造成的Class1类型,但不应该Class3的vptr点只对虚函数h()在虚函数表,如果是这样,那么应该不是寻找f()在Class3's虚函数表和找不到了？为什么它认为Class1::f()是Class3::h(),它不是Class3继承自Class1...而且对于记录,如果我们重写Class3为:

class Class3 : public Class1 { // publicly inherit from Class1 is only difference
    public:
    virtual void h() {
        cout << "Function h() in Class3\n";
    }
};

并向上转换为Class1指针,然后调用p->f()它给我们Class1::f()按预期,我只是无法弄清楚为什么它甚至让我们p->f()在Class3不继承时调用Class1.

Answer 1

这个例子很糟糕,你将彼此不相关的类型.这导致未定义的行为.

代码利用了不同对象类型之间布局中假设的相似性.vtable将位于每个对象的相同位置,虚拟函数将通过索引而不是名称找到.因此,调用第一个虚函数会Class1通过表生成一个调用,从而调用第一个虚函数Class3.请记住,这是一个意外,并不能保证C++的任何属性.

Answer 2

我只是想不通为什么它甚至让我们p->f()在Class3不继承的时候打电话Class1.

这真的是你要问的.这个问题与虚拟继承或虚函数无关.除上述文本外,您问题中的所有内容都完全无关紧要.

这个问题实际上是为什么你不能阻止在编译时执行以下操作:

struct Foo
{
   void foo() {}
};

struct Bar
{
   void bar() {}
};

int main()
{
   Foo f;
   ((Bar*)&f)->bar();
}

答案是,这是C-风格转换做的:他们让你覆盖类型系统.这取决于你是否正确,而不是欺骗编译器,就像你现在正在做的那样.通过这样做,您的程序具有未定义的行为,就是这样.