为什么在构造函数中调用虚成员函数是非虚函数调用？

Question

为什么在构造函数中调用虚成员函数是非虚函数调用？

c++constructoroverridingvirtual-functionsmember-functions

325

假设我有两个C++类：

class A
{
public:
  A() { fn(); }

  virtual void fn() { _n = 1; }
  int getn() { return _n; }

protected:
  int _n;
};

class B : public A
{
public:
  B() : A() {}

  virtual void fn() { _n = 2; }
};

如果我写下以下代码：

int main()
{
  B b;
  int n = b.getn();
}

可能有人会期望n被设为2。

事实证明，n被设为1。为什么呢？

- David Coufal

17

我自问自答是因为我希望将这个C++玄学问题的解释发布到Stack Overflow上。类似的问题在我们开发团队中出现了两次，所以我猜这些信息可能对其他人有用。如果您能用不同/更好的方式解释清楚，请写下您的答案... - David Coufal

9

我在想为什么这个被踩了？当我第一次学习C++时，这个真的让我很困惑。+1 - Zifre

4

让我惊讶的是缺少编译器警告。在构造函数中，编译器会将“当前构造函数类中定义的函数”替换为在派生类中被“最重载”的函数。如果编译器提示“用Base::foo()替换调用虚拟函数foo()”，程序员就会被警告代码将不会像他们预期的那样执行。这比默默地进行替换要有更多的帮助，因为默默地替换会导致神秘的行为、大量的调试，最终需要到stackoverflow上寻求答案。 - Craig Reynolds

3

@CraigReynolds 不一定。在构造函数内部进行虚函数调用时，不需要特殊的编译器处理。基类构造函数仅为当前类创建vtable，因此此时编译器可以像通常一样通过该vtable调用虚函数。但是，vtable尚未指向任何派生类中的任何函数。在基类构造函数返回后，派生类的构造函数将调整派生类的vtable，这就是派生类构造完成后覆盖工作的方式。 - user207421

15个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- keyou · Answer 1

作为补充，调用一个尚未完成构造的对象的虚函数将面临相同的问题。

例如，在对象的构造函数中启动一个新线程，并将对象传递给新线程，如果新线程在对象完成构造之前调用该对象的虚函数，则会导致意外结果。

例如：

#include <thread>
#include <string>
#include <iostream>
#include <chrono>

class Base
{
public:
  Base()
  {
    std::thread worker([this] {
      // This will print "Base" rather than "Sub".
      this->Print();
    });
    worker.detach();
    // Try comment out this code to see different output.
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  }
  virtual void Print()
  {
    std::cout << "Base" << std::endl;
  }
};

class Sub : public Base
{
public:
  void Print() override
  {
    std::cout << "Sub" << std::endl;
  }
};

int main()
{
  Sub sub;
  sub.Print();
  getchar();
  return 0;
}

这将输出：

Base
Sub

- Priya · Answer 2

首先，创建对象，然后将其地址分配给指针。构造函数在对象创建时被调用，并用于初始化数据成员的值。对象指针在对象创建后进入场景。这就是为什么C++不允许我们将构造函数设置为虚拟的原因之一。另一个原因是，没有像指向虚拟构造函数的指针这样的东西，因为虚拟函数的一个属性是它只能由指针使用。

虚拟函数用于动态分配值，因为构造函数是静态的，所以我们不能使它们成为虚拟的。

- Flo · Answer 3

我在程序中遇到了这个错误。然后我想：如果构造函数中的方法被标记为纯虚拟，会发生什么？

class Base {
public:
    virtual int getInt() = 0;
    
    Base(){
        printf("int=%d\n", getInt());
    }
};

class Derived : public Base {
    public:
        virtual int getInt() override {return 1;}
};

还有一个有趣的事情！你首先会收到编译器的警告：

warning: pure virtual ‘virtual int Base::getInt() const’ called from constructor

还有来自 ld 的一个错误！

/usr/bin/ld: /tmp/ccsaJnuH.o: in function `Base::Base()':
main.cpp:(.text._ZN4BaseC2Ev[_ZN4BaseC5Ev]+0x26): undefined reference to `Base::getInt()'
collect2: error: ld returned 1 exit status

编译器只给出警告，这完全是不合逻辑的！

- user2305329 · Answer 4

-2

我没有看到虚拟关键字的重要性。b是一个静态类型变量，其类型在编译时由编译器确定。函数调用不会参考虚表。当b被构造时，会调用其父类的构造函数，这就是为什么_n的值被设置为1的原因。

- user2305329

1

问题是为什么 b 的构造函数调用了基类的 f()，而不是派生类覆盖的 f()。变量 b 的类型与此无关。 - underscore_d

“函数调用不会引用虚表”这种说法是不正确的。如果你认为只有通过 B* 或 B& 访问时才启用了虚拟派发，那么你就错了。 - Lightness Races in Orbit

除了它遵循自己的逻辑到错误的结论之外......这个答案背后的想法，称为静态类型，被误用了。编译器可以去虚拟化 b.getN()，因为它知道真正的类型，并直接分派给来自 B 的版本。但这只是由 as-if 规则做出的容许。一切仍然必须按字面意思使用并遵循虚拟表。在 A 构造函数中，同样适用：即使（可能不可能）与 B 构造函数一起内联，虚拟调用仍必须表现得好像只有基类 A 的虚拟表可用于使用。 - underscore_d

@LightnessRacesinOrbit，你能给我举个例子来证明虚拟派发是在没有通过引用或指针（包括隐式的this）调用的情况下发生的吗？ - Peter - Reinstate Monica

@user2305329 你说得对，调用b.getn()是非虚函数。b是一个静态类型的对象，无论其类型定义了什么样的getn()都会被调用。但是，在成员函数内部（包括构造函数），所有成员函数调用都通过隐式的this指针进行，并且如果它是一个多态类，则是虚函数调用。即使在派生对象的整个构造过程中发生，解析虚拟fn()调用到基类的实现的原因和理由在其他答案中已经解释过了。 - Peter - Reinstate Monica

@PeterA.Schneider 包括隐式的 this。这是我认为作者遗漏了的情况。 - Lightness Races in Orbit

- terry · Answer 5

在对象的构造函数调用期间，虚函数指针表并没有完全构建。这样做通常不会给您期望的行为。在这种情况下调用虚函数可能会起作用，但不能保证，并且应该避免使用以实现可移植性并遵循C++标准。