了解从多个类派生的虚函数

Question

我已经开始理解C++中的虚函数的工作，并且遇到了以下代码。这是我对虚函数的理解：

1. 每个定义了虚函数的类，都有为其创建的vtable。
2. 创建类的实例时，将创建vptr，它指向该类的vtable。

基于我的理解，我正在尝试分析以下代码的输出，而我无法解释代码如何显示“ C12g”。

class I1 {
  public: 
    virtual void f(){cout << "I1" << endl;}
};
class I2 {
  public: 
    virtual void g(){cout << "I2" << endl;}
};
class C12 : public I1, public I2 {
  public:
    virtual void f(){cout << "C12f" << endl;}
    virtual void g(){cout << "C12g" << endl;}
};
int main(int argc, char *argv[]) {
  I2 *o = new C12();
  ((I1*)o)->f();
}

我认为，由于C12对象被分配为I2类型，所以对象o只能访问其在g()中的方法C12（因为g被覆盖）。现在，由于o被强制转换为I1，所以我认为f()中的C12将被调用。

实际输出：C12g

我想了解以下内容：

1. C12的内存布局以及I1，I2指向的内容
2. C12g如何作为输出打印。
3. 当在两个不相关的接口之间进行类型转换时会发生什么？

Answer 1

您首先必须了解的是创建的实际对象，*o的类型为C12-因为这是您使用new C12()构造的。

接下来，使用虚函数，然后将调用实际对象的成员，无论您将指针转换为哪种“类型”。因此，当您在I2中强制转换为I2 *o = new C12()指针时，例如，如果您随后调用o-> g（），则对基础对象无关紧要，因为该对象会“知道”调用其覆盖的功能。

但是，当您将指针投射到“无关” I1*时，您会陷入奇怪的境地。请记住，类I1和I2本质上具有相同的内存布局，然后在其中一个中调用f()将指向与在另一个中调用g()相同的“偏移”。但是，由于o实际上是指向I2的指针，因此调用最终到达的v表条目是I2中g的偏移量-被C12覆盖。

同样值得注意的是，您使用了C样式的强制转换来将I2*转换为I1*（但您也可以使用reinterpret_cast）。这很重要，因为这两个绝对不做任何事情

都指向指针或指向的对象/内存。

可能听起来有点乱，但我希望它能提供一些见识！

这里是一个可能

内存布局/场景-但这将是特定于实现的，并且在C样式强制转换之后使用类指针很可能构成未定义的行为！

可能的内存映射（简化，假设所有组件为4字节）：

class I1:
0x0000: (non-virtual data for class I1)
0x0004: v-table entry for function "f"

class I2:
0x0000: (non-virtual data for class I2)
0x0004: v-table entry for function "g"

class C12:
0x0000: (non-virtual data for class I1)
0x0004: v-table entry for function "f"
0x0008: (non-virtual data for class I2)
0x000C: v-table entry for function "g"
0x0010: (class-specific stuff for C12)

现在，当您在C12*中进行从I2*到I2 *o = new C12();的转换时，编译器理解了这两个类之间的关系，因此o将指向C12中的0x0008偏移量（派生类已正确“切片”）。 但是从I2*转换为I1*的C样式没有任何改变，因此编译器“认为”它指向I1，但仍指向实际的I2 ] C12的一部分-这看起来像真正的I1类。