C++ 虚函数表现怪异

Question

我正在尝试理解虚函数和虚继承。在大多数情况下，我认为我成功地掌握了它以及它与多态性的关系，我一直在阅读 vptr 如何与派生对象一起工作等等，但是下面的例子让我失望了，它是我在算法和C++ 书中的数据结构:

#include <iostream>
using namespace std;

class Class1 {
public:
    virtual void f() {
        cout << "Function f() in Class1\n";
    }

    void g() {
        cout << "Function g() in Class1\n";
    }
};

class Class2 {
public:
    virtual void f() {
        cout << "Function f() in Class2\n";
    }

    void g() {
        cout << "Function g() in Class2\n";
    }
};

class Class3 {
public:
    virtual void h() {
        cout << "Function h() in Class3\n";
    }
};

int main() {
    Class1 object1, *p;
    Class2 object2;
    Class3 object3;

    p = &object1;
    p->f();
    p->g();

    p = (Class1*) &object2;
    p->f();
    p->g();

    p = (Class1*) &object3;
    p->f(); // possibly abnormal program termination;
    p->g();
    // p->h(); // h() is not a member of Class1;
    return 0;
}

输出:

Function f() in Class1
Function g() in Class1
Function f() in Class2
Function g() in Class1
Function h() in Class3
Function g() in Class1

除了最后一句我都懂p->f(); .作为序言，我知道我们不能直接调用 h()来自 p因为类型转换成Class1类型，但不应该是 Class3 vptr 只指向虚函数 h()在它的 vtable 中，如果是这样，那么它不应该寻找 f()在Class3's vtable 并没有找到它？为什么它认为 Class1::f()是Class3::h() ，它不像Class3继承自 Class1 ...为了记录，如果我们重写 Class3成为:

class Class3 : public Class1 { // publicly inherit from Class1 is only difference
    public:
    virtual void h() {
        cout << "Function h() in Class3\n";
    }
};

并向上转换为 Class1指针，然后调用 p->f()它给了我们 Class1::f()正如预期的那样，我只是不明白为什么它甚至让我们调用 p->f()什么时候Class3不继承自 Class1 .

Answer 1

此示例不好，您正在将不相关的类型相互转换。这会导致未定义的行为。

该代码利用了不同对象类型之间假定的布局相似性。 vtable 将在每个对象中的相同位置，虚函数将通过索引而不是名称找到。因此，对 Class1 的第一个虚函数的调用会通过该表生​​成调用，从而导致对 Class3 的第一个虚函数的调用。请记住，这是一个意外，并且不能由 C++ 的任何属性保证。