调用纯虚函数

Question

可能重复：在构造函数中调用虚函数 看一下这段代码。在基类的构造函数中，我们可以使用'this'指针调用纯虚函数。现在当我想创建一个指向相同类型的指针并将“this”强制转换为相同类型时，它会抛出运行时异常“纯虚函数调用异常”。这是为什么呢？

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
  private:
  virtual void foo() = 0;
  public:
  Base()
  {
    //Uncomment below 2 lines and it doesn't work (run time exception)
    //Base * bptr = (Base*)this;
    //bptr->foo();
    //This call works
    this->foo();
  }
};

void
Base::foo()
{
  cout << "Base::foo()=0" << endl;
}

class Der : public Base
{
  public:
  Der()
  {
  }
  public:
  void foo()
  {
    cout << "Der::foo()" << endl;
  }
};

int main()
{
  cout << "Hello World!" << endl;
  Der d;
}

- siddhusingh

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这个问题不是重复的。这里的问题具体在于为什么 this->foo() 能够正常工作，而通过强制类型转换调用则失败了。 - Agnel Kurian

Answer 1

在构造函数内部，绝对不能调用虚函数。

虚函数的派发方式并不像你想象的那样。在构造期间，正在构造的基类子对象的动态类型是基础类型，因此函数被派发到基础函数（在你的情况下是纯虚函数）。

所以千万不要这么做。

原因很明显：在构造派生对象时，必须首先构造基类子对象，因此在基类构造期间环境中的派生对象根本不存在。

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编辑：这里有更多的解释。如果编译器可以执行静态虚函数派发，它们将完全允许和鼓励这样做。在这种情况下，实际要调用的函数已经在编译时确定了。当你在 Base 构造函数中说 foo() 或 this->foo()，或者在其他上下文中说 x.Base::foo()，其中 Derived x; 是你的对象时，就会发生这种情况。当派发静态进行时，要么直接调用 Base::foo() 的实现，要么如果没有实现的话就会得到一个链接器错误。

另一方面，如果派发是动态的，即在运行时进行，则有可能（虽然不太寻常）派发实际上最终选择了 Base::foo()。这种情况在“正常”情况下是不可能发生的，因为编译器不允许你实例化带有纯虚函数的类，所以普通动态派发的目标总是必须存在实现的函数（或者如果没有链接就会得到一个链接器错误）。

但还有一种情况，这就是问题所在：编译器决定在运行时执行派发，出于某种原因，派发在纯虚函数处结束。在这种情况下，您的程序会终止。无论函数是否已实现都无关紧要，但它在多态类层次结构中没有条目（将其视为“vtable中的空指针”，因此是= 0）。为了发生这种情况，对象的动态类型必须是抽象基类的类型，并且必须动态进行派发。前者只能在派生对象的基本构造函数内实现，而后者则需要您说服编译器不要静态地派发调用。这就是this->foo()（静态）和Base * p = this; p->foo();（动态）之间的区别。 （还要与x.Base::foo()进行对比，它是静态分派的。）

当然，所有这些都仅是实现的结果，并受到“未定义行为”的包容。如果您想从中学到一件事情，那就是动态分派无法找到纯虚函数。当然，您绝不能在构造函数内调用虚函数。

- Kerrek SB

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你可能想要添加一个链接到http://www.artima.com/cppsource/nevercall.html。 - Joachim Isaksson

只要知道虚函数的工作原理，就可以在构造函数中调用虚函数，这是完全可以的。因此，“永远不要”这个说法有点过于严厉了。但是，在这种情况下，被调用的函数是一个纯虚函数，在构造函数中调用纯虚函数是未定义行为。 - Alok Save

只要它不是一个纯虚函数，并且您知道您调用的是类本身的方法而不期望任何多态性，就可以调用虚函数。即使有实现，从构造函数中调用纯虚函数是未定义的行为。 - CashCow

我同意我们不应该使用它的原因。但我还是很好奇为什么这会调用纯虚函数，而指向相同类的指针却没有？编译器决定使用的因素是什么？尽管不是编译时错误。 - siddhusingh

@siddhusingh：这是发生的事情：当你构造一个派生类D继承自B时，首先发生的是构造B子对象，这以B的构造函数结束。此时，在B构造函数内部，this的类型为B*。接下来，构造D的所有成员，然后才执行D构造函数的主体，此时this的类型才是D*。如果在B构造函数内调用非纯虚函数，则最终会分派到B的实现。 - Kerrek SB

Answer 2

这不是你可能想要做的正确程序。

你需要进行两阶段构造，为此应该使用一个工厂对象来创建类，然后调用虚方法。

实际上可以从构造函数或析构函数中调用非纯虚函数，但是你必须知道将调用来自类本身的方法而不是任何多态的内容。

从构造函数中调用纯虚函数是未定义的行为。无论何时构造你的类，都会出现这种情况，无论是直接从构造函数中调用它（编译器可能能够捕获并警告），还是从构造函数调用的方法中调用它（这可能超出了编译器或链接器的范围）。

- CashCow