从基类向下转换时是否可以调用派生对象的虚拟方法？

Question

给定以下类结构：

class Base
{
    virtual void outputMessage() { cout << "Base message!"; }
};

class Derived : public Base
{
    virtual void outputMessage() { cout << "Derived message!"; }
}

.. 这个代码 sn-p:

Base baseObj;
Derived* convertedObj = (Derived*) &baseObj;
convertedObj->outputMessage();

.. 输出将是“基本消息！”。

有没有什么方法可以转换或操作对象以使 Derived 版本的 outputMessage 方法被多态调用？

编辑：我会尝试说明我为什么要这样做：

我正在编写与我们的主系统挂钩的迁移工具。出于这个原因，我需要访问受保护的成员方法，或者自定义现有的虚拟方法。前者我可以通过定义派生类并将对象转换为它来静态调用方法。我不能做的是改变我不静态调用的方法的行为（即在代码库的其他地方调用的方法）。

我也尝试过直接创建派生类的对象，但是由于对通过构造函数传递的对象的操作，这会导致系统的其他部分出现问题。

Answer 1

不，虚函数对所指向对象的实际类型进行操作，在您的情况下，这只是一个简单的Base。
实际上，随着向下转换，你在这里进入了未定义的行为领域。这可能会像多继承的炸弹一样爆炸，派生类中的 vtable 与基类中的 vtable 的偏移量不同。

Answer 2

没有符合标准的解决方案

您尝试执行的操作无法使用 C++ 标准所保证的行为。

如果您确实必须将此作为帮助迁移的短期措施，不要在生产中依赖它，并且可以充分验证行为，您可以进行实验，如下图所示。

讨论你的尝试

我所展示的是你采取了错误的方法：简单地将指向基址的指针转换为指向派生的指针不会改变对象的 vtable 指针。

推导出一个看似合理的 hack

解决这个问题，天真的方法是将对象重建为派生对象（“放置”new），但这也不起作用 - 它会重新初始化基类成员。

您可以做的可能是创建一个非派生对象，它没有数据成员但有相同的虚拟调度表条目（即相同的虚拟函数，相同的可访问性私有/protected/public，相同的顺序）。

更多警告和注意事项

它可能工作（就像在我的 Linux 机器上一样），但使用它需要您自担风险（我建议不要在生产系统上使用）。

进一步警告：这只能拦截虚拟调度，当编译器在编译时知道类型时，有时可以静态调度虚拟函数。

~/dev cat hack_vtable.cc
// change vtable of existing object to intercept virtual dispatch...

#include <iostream>

struct B
{
    virtual void f() { std::cout << "B::f()\n"; }

    std::string s_;
};

struct D : B
{
    virtual void f() { std::cout << "D::f()\n"; }
};

struct E
{
    virtual void f() { std::cout << "E::f()\n"; }
};

int main()
{
    B* p = new B();
    p->s_ = "hello";
    new (p) D();  // WARNING: reconstructs B members

    p->f();
    std::cout << '\'' << p->s_ << "'\n"; // no longer "hello"

    p->s_ = "world";
    new (p) E();
    p->f();  // correctly calls E::f()
    std::cout << '\'' << p->s_ << "'\n"; // still "world"
}

~/dev try hack_vtable   
make: `hack_vtable' is up to date.
D::f()
''
E::f()
'world'

Answer 3

好吧，即使您将 Base 对象转换为 Derived 对象，在内部，它仍然是 Base 对象：对象的 vftable（函数到 RAM 指针的实际映射）不会更新。 我不认为有任何方法可以做你想做的事，我不明白你为什么要这样做。

Answer 4

在这个问题downcast problem in c++ Rob 的答案也应该是你问题的答案。

Answer 5

至少在法律上不是这样。要调用 Derived 类函数，需要引用 Derived 对象。