在将基类指针类型转换为派生类指针后从基类指针调用派生类函数答案

【问题标题】：Calling Derived class function from a Base class pointer after typecasting it to Derived class pointer在将基类指针类型转换为派生类指针后从基类指针调用派生类函数
【发布时间】：2020-01-06 15:03:08
【问题描述】：

我对 C++（和 OOP）相当陌生。我正在努力理解以下代码：

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "In Base Constr: " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }

    virtual ~Base() {
        std::cout << "In Base Destr: " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }

    void A() {
        std::cout << "In Base func A " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
    public:
    Derived() {
        std::cout << "In Derived Constr: " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }

    ~Derived() {
        std::cout << "In Derived Destr: " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }

    void B() {
        std::cout << "In Derived func B " << __FUNCSIG__ << std::endl;
    }
};

void test(Base* b) {
    Derived* d = static_cast<Derived*>(b);
    d->A();
    d->B();              // How is this valid??
}

int main() {
    Base *b = new Derived();
    std::cout << "In main" << std::endl;
    b->A();
    std::cout << __LINE__ << std::endl;

    Base *bb = new Base();
    std::cout << __LINE__ << std::endl;
    test(bb);

    delete b;
    delete bb;
}

我不确定，d->B() 行为什么以及如何工作？即使指针被类型转换为派生类，但基类对象本身不应该在内存中具有该函数。

【问题讨论】：

@Gupta - 你在想dynamic_cast这里
This question应该解释清楚了。
我一直不明白为什么 OOP 会变得多元化。

标签： c++ inheritance polymorphism downcast static-cast

【解决方案1】：

我不确定，为什么以及如何使用 b->B() 行？ [..] 基类对象本身不应在内存中具有该功能

你是对的！它不起作用！

（嗯，函数并不存储在“内存中”，但是……）

调用无效。 static_cast 表示“我保证这个Base* 指向Derived”。那个承诺被打破了。

程序有未定义的行为。这在实践中可能意味着事情“似乎”可以工作，特别是如果不存在的函数没有触及任何成员变量......

【讨论】：

【解决方案2】：

当对象实际上不是派生类型时，static_cast 对派生类是未定义的行为。但未定义的行为意味着任何事情都可能发生，包括看起来有效。（或者似乎今天可以工作，但后来在最糟糕的时候失败了。）

所以这就是从 C++ 语言角度的官方解释。

但是至于为什么这可能对典型的真实编译器和计算机起作用：成员函数的代码实际上并未存储在对象中，因为那将是很多字节。对于非虚拟函数，对象内部甚至没有指向函数的指针或类似的东西。相反，编译器会像非成员函数一样实现函数Derived::B：

void __mangled_Derived_B(Derived const* this) { /*...*/ }

那么每次调用B函数时，它都会传递正确的指针成为“this”参数。

在您的示例中，Derived::B 实际上根本没有使用this，甚至没有隐式使用，因此不太可能出现问题。但如果它试图使用 Derived 的数据成员，事情就会变得更加危险，可能会导致奇怪的结果、对其他对象的更改或崩溃。

【讨论】：

【解决方案3】：

这是无效的。这是未定义的行为。

问题是编译器允许你编写这样的代码。如果指向的对象实际上是Derived，则从Base* 转换为Derived* 将是有效的。作为程序员，您需要确保它是有效的。

在 C++ 中有很多情况，你可以像这样在脚上开枪。这是语言的一部分。

越界访问、取消引用悬空指针/引用和无效转换仅举几个最常见的例子。

【讨论】：