从构造函数间接调用纯虚函数总是未定义的行为吗？

Question

我正在使用xlC 编译器在AIX 上构建Cppcheck（请参阅previous question）。 Checker 类都派生自 Check 类，其构造函数将每个对象注册到全局列表中：

check.h

class Check {
public:
    Check() {
        instances().push_back(this);
        instances().sort();
    }
    static std::list<Check *> &instances();
    virtual std::string name() const = 0;
private:
    bool operator<(const Check *other) const {
        return (name() < other->name());
    }
};

checkbufferoverrun.h

class CheckBufferOverrun: public Check {
public:
    // ...
    std::string name() const {
        return "Bounds checking";
    }
};

我似乎遇到的问题与instances().sort() 通话有关。 sort() 将调用 Check::operator<()，后者在静态 instances() 列表中的每个指针上调用 Check::name()，但刚刚添加到列表中的 Check 实例尚未完全运行其构造函数（因为它仍在内部Check::Check())。因此，在 CheckBufferOverrun 构造函数完成之前对此类指针调用 ->name() 应该是未定义的行为。

这真的是未定义的行为，还是我在这里遗漏了一个微妙之处？

请注意，我不认为对sort() 的调用是严格要求的，但效果是Cppcheck 以确定的顺序运行其所有检查器。这只会影响检测到错误的顺序的输出，这会导致某些测试用例失败，因为它们期望以特定顺序输出。

更新：上面的问题（大部分）仍然存在。但是，我认为在构造函数中调用sort() 没有引起问题（即通过调用纯虚函数而崩溃）的真正原因是Check::operator<(const Check *) 从未真正被sort() 调用！相反，sort() 似乎改为比较 指针。在g++ 和xlC 中都会出现这种情况，表明 Cppcheck 代码本身存在问题。

Answer 1

是的，它是未定义的。该标准在 10.4/6 中明确说明

可以从抽象类的构造函数（或析构函数）调用成员函数；对于从这样的构造函数（或析构函数）创建（或销毁）的对象，直接或间接地对纯虚函数进行虚调用（10.3）的效​​果是未定义的。

Answer 2

确实，从构造函数调用纯虚函数始终是未定义的行为。

在构造函数完全运行（关闭“}”）之前，不能假设虚拟指针被设置，因此任何对虚拟函数（或纯虚拟函数）的调用都必须在编译时设置（静态绑定调用）。

现在，如果虚函数是纯虚函数，编译器一般会为这种纯虚函数插入自己的实现，默认行为是产生分段错误。标准并没有规定纯虚函数应该如何实现，但大多数 C++ 编译器都采用上述风格。

如果您的代码没有引起任何运行时恶作剧行为，那么它就不会在所述调用序列中被调用。如果您可以发布以下2个功能的实现代码

instances().push_back(this);
instances().sort();

那么也许看看发生了什么会有所帮助。

Answer 3

只要对象构造没有完成，就不能调用纯虚函数。但是，如果它在基类 A 中声明为纯虚拟，然后在 B 中定义（从 A 派生），则 C 的构造函数（从 B 派生）可能会调用它，因为 B 的构造已经完成。

在您的情况下，请改用静态构造函数：

class check {
private Check () { ... }
public:
    static Check* createInstance() {
        Check* check = new Check();
        instances().push_back(check);
        instances().sort();
    }
...
}

Answer 4

我认为您真正的问题是您将两件事混为一谈：Checker 基类和一些用于注册（派生）Check 实例的机制。

除其他外，这不是特别健壮：我可能想使用您的 Checker 类，但我可能想以不同的方式注册它们。

也许你可以做这样的事情：Checker 得到一个受保护的 ctor（反正它是抽象的，所以只有派生类应该调用 Checker ctor）。

派生类还具有受保护的 ctor，以及用于创建实例的公共静态方法（“命名构造函数模式”）。该创建方法通知 Checker 子类，然后他们将其（此时完全创建）传递给 CheckerRegister 类（这也是抽象的，因此用户可以在需要时实现自己的）。

您可以使用您喜欢的任何单例模式或依赖注入机制来实例化 Checkerregister 并使其可用于 Checker 子类。

一种简单的方法是在 Checker 上使用 getCheckerRegister 静态方法。

所以 Checker 子类可能如下所示：

类 CheckBufferOverrun：公共检查 { 受保护： CheckBufferOverrun : Check("边界检查") { // 因为每个派生都有一个名字，为什么不把它作为一个 arg 传递呢？ } 民众： CheckBufferOverrun makeCheckBufferOverrun() { CheckBufferOverrun that = new CheckBufferOverrun();

   // get the singleton, pass it something fully constructed
   Checker.getCheckerRegister.register(that) ;
   return that;
}

如果看起来这最终会成为大量样板代码，请编写一个模板。如果您担心因为 C++ 中的每个模板实例都是真实且唯一的类，请编写一个非模板基类来注册任何 Checker 派生的。