虚函数机制参考虚构造函数

Question

这是在一次采访中问我的问题。

如果Vtable是在编译时创建的，而vptr是在运行时分配给对象的，那么如果我们的类中有虚拟构造函数，为什么编译器会给出编译时错误？

我解释了整个机制。但他更感兴趣的是'为什么编译时错误而不是运行时错误'

我告诉他 C++ 指南是用粉笔写的，所以编译器会在编译时发送错误。

你能告诉我同样的原因吗

Answer 1

简单回答的棘手问题 - 因为C++ 中没有虚拟构造函数。

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在 ISO 标准中，ISO/IEC 14882:2003 和 ISO/IEC 14882:2011，12.1 构造函数，第 4 点：

构造函数不应是虚拟的 (10.3) 或静态的 (9.4)。可以为 const、volatile 或 const volatile 对象调用构造函数。构造函数不得声明为 const、volatile 或 const volatile (9.3.2)。 const 和 volatile 语义（7.1.5.1）不适用于正在构建的对象。这种语义只有在最派生对象 (1.8) 的构造函数结束后才会生效。

这可以在编译时捕获。

Answer 2

为什么编译时错误而不是运行时错误？

运行时发生异常情况时会发生运行时错误。当编译器检测到 C++ 标准不允许特定构造作为有效的 C++ 构造时，会发生编译时错误。
C++ 标准不允许将构造函数标记为virtual。因此，编译器将其检测为违反语言语法规则并标记错误。

关于为什么 C++ 中不允许使用虚拟构造函数。
Bjarne 在他的常见问题页面上回答问题：

虚拟调用是一种在给定部分信息的情况下完成工作的机制。特别是，“虚拟”允许我们调用只知道任何接口而不知道对象的确切类型的函数。要创建一个对象，您需要完整的信息。特别是，您需要知道要创建的确切类型。因此，“对构造函数的调用”不能是虚拟的。

Answer 3

语言的规则不允许这样做，因为拥有虚拟构造函数没有意义。如何调用此构造函数？ C++ 中构造某个基类的不同派生实例的常用方法是工厂方法：

#include <memory>

// the parameters determine the derived type to be instantiated.
std::unique_ptr<IFoo> fooFactory(some parameters);

注意smart pointer 的选择应由所有权政策规定。此示例使用唯一所有权。

Answer 4

在 C++ 中，“虚拟”意味着在运行时所做的事情将取决于对象的有效类，而不仅仅取决于变量的类型。

“虚拟”构造函数实际上没有意义，因为您还没有对象（您想构建一个），因此您没有可依赖的类来做出决定。

有时使用“虚拟构造函数”，C++ 中的意图是一种模式，您可以在不知道确切类的情况下构建对象...例如：

class Document {
    public:
        static Document *create(...);
    private:
        Document(...);
};

...

// Just use Document::create instead of new Document
std::unique_ptr<Document> p = Document::create(...);

在这种情况下，类的用户不能调用构造函数（它是私有的），但他们只能调用一个公共的静态方法，它会返回一个指向实例的指针.构造本身将由此函数处理，返回的对象不一定是 Document 实例，而是来自 Document 的某个类的实例派生，您不知道并且没有公开曝光。 例如，这允许在运行时根据环境或在调用 create 时指定的参数来决定确切的类。

这被称为“虚拟构造函数”，因为被调用的构造函数将在运行时决定。然而，它与 C++ 中的虚拟方法调用不同，因为 C++ 中的虚拟调度仅取决于实例的类（但如前所述，这对构造函数没有意义，因为对象还不存在，所以你不能取决于它的真实类）。