malloc() 和虚函数有什么问题？ [复制]答案

【问题标题】：What's the issue with malloc() and virtual functions? [duplicate]malloc() 和虚函数有什么问题？ [复制]
【发布时间】：2011-03-15 12:15:26
【问题描述】：

可能重复：
C++: why is new needed?

为什么当我的对象是包含虚函数的类的子对象时，我不能使用 malloc 为它们分配空间？这真是令人沮丧。有什么好的理由吗？

下面的程序说明了这个问题。它在第 27 行出现段错误，我在这里调用 aa->f()

#include <iostream>
#include <cstdlib>

class A 
{
public:
    virtual int f() {return 1;}
};

class B 
{
public:
    int f() {return 1;}
};

class Aa : public A {};

class Bb : public B {};

int main()
{
    Aa* aa = (Aa*)malloc(sizeof(Aa));
    Aa* aan = (Aa*)new Aa();
    Bb* bb = (Bb*)malloc(sizeof(Bb));
    std::cout << bb->f() << std::endl;
    std::cout << aan->f() << std::endl;
    std::cout << aa->f() << std::endl;
    return 0;
}

版本信息：g++ (Ubuntu/Linaro 4.4.4-14ubuntu5) 4.4.5

【问题讨论】：

解决方案：stackoverflow.com/questions/4904762/c-why-is-new-needed/…
@Tomalak：如果可以的话，你应该投票关闭重复（我相信你可以使用 5k 代表）
答案很简单。 new 是在 C++ 中创建新类实例的正确方法。 malloc 不是。
@David：这不是重复的。答案相同并不不意味着问题相同。

标签： c++ malloc virtual-functions

【解决方案1】：

实现虚函数的常用方法是在对象的负偏移处有一个指向“虚表”或 vtable 的指针。需要这张表来确定要调用的虚函数。这就是为什么仅仅 malloc'ing 空间不起作用的原因。

【讨论】：

嗯，是的。这就是我说的，不是吗？我明确地说了一个指向虚拟表的指针，而不是虚拟表本身......
我也误读了您的回答。我认为英语是模棱两可的。它可以被读取（如您所愿）“......指向'虚拟表'的指针，该指针位于负偏移量”或者它可能被误读为“指向 vtable 的指针，该 vtable 处于负偏移量” .仍然值得 +1。

【解决方案2】：

malloc 只分配内存，不创建对象。所以，这条线

Aa* aa = (Aa*)malloc(sizeof(Aa));

分配足够大的内存区域以容纳A，但包含垃圾。正如其他人指出的那样，这也意味着不会设置指向vtable 的指针（我从@David Rodríguez 对另一个答案的评论中得到了那个），这是调度对虚拟函数的调用所必需的。由于B 不包含虚函数，所以不会出现这样的问题。 B 也会发生这种情况，但是，如果 B 包含任何需要初始化的数据成员，例如：

class B 
{
public:
    B() : foo(new int()) {}

    int f() {return *foo;}
private:
    int * foo;
};

线

Aa* aan = (Aa*)new Aa();

可以不用演员表：

Aa* aan = new Aa();

【讨论】：

【解决方案3】：

原因是malloc 对 C++ 构造函数一无所知，因此不会调用它们。您可以使用placement new 自己调用构造函数：

int main()
{
    Aa* aa = (Aa*)malloc(sizeof(Aa));
    new(aa)Aa;

    Aa* aan = (Aa*)new Aa();

    Bb* bb = (Bb*)malloc(sizeof(Bb));
    new(bb)Bb;

    std::cout << bb->f() << std::endl;
    std::cout << aan->f() << std::endl;
    std::cout << aa->f() << std::endl;

    aa->~Aa();
    free(aa);

    delete aan;

    bb->~Bb();
    free(bb);

    return 0;
}

请注意，您必须在释放此类内存之前手动调用析构函数。

【讨论】：

+1 有人为我对 Placement New 的小幅回复给了 +1...你的代码真的不可读:-) :-) 这里和那里的一些空行可能会有所帮助。

【解决方案4】：

不要使用 malloc，使用 new - malloc 不调用构造函数。

当您执行A * a = new A(); 时，编译器将分配内存，为 A 设置 vtable 指针并调用构造函数。当你调用一个虚函数时，vtable 是用来实际查找函数的。

当您执行A * a = (A *) malloc(...); 时，编译器将分配内存，其中将包含随机数据。当你调用一个虚函数时，它会查看（垃圾）vtable并调用一些随机位置。

具有虚函数的类在内部看起来是这样的：

struct Foo {
  void * vtable;
  int aClassMemberVar;
};

调用虚函数查看“隐藏”的vtable指针，它指向class vtable，一个指向函数的指针链表。所以这个 vtable 指针必须被初始化，malloc 不会这样做。

【讨论】：

或者创建vtable，也就是这里的相关项。
我认为区分虚拟方法表（每个类型唯一）和vtable指针（每个对象）很重要。在我知道的所有使用 vtable 的实现中，无论是否实例化该类型的任何对象，该表都存在。这里的特殊问题是该特定对象中的 vtable 指针 未初始化，当尝试调用任何虚拟方法时，位于随机地址的内存将被解释为 vtable i>.
@Tomalak: new 不会创建 vtable。
我没有这么说。 Malloc 也不创建它。
@Tomalak：malloc、new 和构造函数都不会创建虚拟方法表（在我见过的所有实现中）。 vtable 通常在编译时创建，然后在链接时和操作系统将二进制文件加载到内存时进行调整，但它在任何该类型对象的任何实例化之前就存在。

【解决方案5】：

肯定是因为虚函数表没有正确创建？

【讨论】：

不会设置指向表的指针，但系统中会存在该表。
@David：说同样的事情，这种方式稍微好一点！ :)

【解决方案6】：

malloc 不调用类的构造函数，因此您的对象未正确初始化，因此出现段错误。使用 C++ 时使用 new 分配内存。顺便说一句，不需要转换从new 返回的指针。

【讨论】：

【解决方案7】：

很好的理由是称为虚拟表。具有虚方法的类型的对象有一个指针表，指向要调用的实际虚方法的地址。这些被称为虚拟表或 v-tables。

【讨论】：