c++ - 多态实现问题

Question

我写了一个程序，它使用虚函数来实现多态性。我有一个主要的 User 类，它盲目地调用它认为是通用对象的方法(尽管它们实际上应该是专门的)。这些对象来自覆盖其基类中的纯虚函数的类。以下改编代码应演示我的设置:

BaseConfig.h 中的泛型类(BaseConfig):

class BaseConfig {
public:
    ...
    virtual void display() const = 0;
    ...
}

SpecialConfig.h 中上述泛型类 (SpecialConfig) 的专用版本:

class SpecialConfig : public BaseConfig {
public:
    ...
    void display() const;
    ...
}

SpecialConfig.cpp中上述特化类的实现:

... 
void SpecialConfig::display() const {
   // print some text
}
...

现在，当我创建 BaseConfig 指针并将其设置为 SpecialConfig 对象的地址时，调用 display() 会按预期调用 SpecialConfig 类的 display() 函数。但是，由于某些原因，在 BaseConfig 队列中返回 SpecialConfig 对象后，在以下代码片段中，事情与我所期望的有所不同，对它们调用 display() 函数不再命中 SpecialConfig 中的 display() 函数而是尝试使用 BaseConfig 中的 display() 函数，导致程序退出。

这是一个用于生成配置排列的通用类。我们将在 BaseRuleSet.h 中将其称为 BaseRuleSet:

class BaseRuleSet {
public:
    ...
    virtual queue<BaseConfig *> getValidChildConfigurations(BaseConfig * c) const = 0;
    ...
}

它的 getValidChildConfigurations 函数将在专门的 RuleSet 类中被覆盖，如 SpecialRuleSet.h 中的类 SpecialRuleSet 所示:

class SpecialRuleSet : public BaseRuleSet {
public:
    ...
    queue<BaseConfig *> getValidChildConfigurations(BaseConfig * c) const;
}

SpecialRuleSet.cpp中上述类的实现:

...
queue<BaseConfig *> SpecialRuleSet::getValidChildConfigurations(BaseConfig * c) const {

    queue<BaseConfig *> validChildConfigurations;

    BaseConfig * baseConfigA;
    BaseConfig * baseConfigB;

    SpecialConfig specialConfigA;
    SpecialConfig specialConfigB;

    baseConfigA = &specialConfigA;
    baseConfigB = &specialConfigB;

    validChildConfigurations.push(baseConfigA);
    validChildConfigurations.push(baseConfigB);

    // validChildConfigurations.front()->display() works correctly here

    return validChildConfigurations;

}
...

如上面的评论所示，此时多态性仍在正常工作，因为专用显示功能仍在使用中。然而，在最后一个代码片段(如下所示)中，一切都崩溃了。这是 User.cpp 中的用户类:

...
void User::doStuff() {

    BaseRuleSet * baseRuleSet;
    SpecialRuleSet specialRuleSet;

    baseRuleSet = &specialRuleSet;


    BaseConfig * currentConfig;

    /*
    SpecialConfig specialConfig;

    currentConfig = &specialConfig; 

    currentConfig->display();   // this works
    */


    queue<BaseConfig *> childConfigurations = ruleSet->getValidChildConfigurations(currentConfig);

    childConfigurations.front()->display(); // this does not work


}

如上例中的最后一条评论所示，对 display() 的最后一次调用实际上尝试使用 BaseConfig 中的纯虚函数，而不是 SpecialConfig 中已实现的专用版本。

我的想法是在 C++ 中存在我不知道的限制或不同的处理方式，或者我的实现中存在错误。谁能帮我澄清一下？

谢谢。

Answer 1

问题与多态性无关。您的实际问题如下。

BaseConfig * baseConfigA; // Okay.

SpecialConfig specialConfigA; // Fair enough

baseConfigA = &specialConfigA; // Hmm, getting the address of a local variable?

validChildConfigurations.push(baseConfigA); // This should be okay as long as 
                                            // you don't return that queue...
return validChildConfigurations; // Oh dear.

你看，在 C++ 中，局部变量与其作用域一样长。 specialConfigA 对象将在 getValidChildConfigurations 返回后立即被销毁，之后您存储在队列中的指针指向...未定义的东西。因此，当您尝试通过它调用方法时，您会得到未定义的行为，这在您的情况下是崩溃。

解决方案是动态分配SpecialConfig对象:

BaseConfig * baseConfigA = new SpecialConfig;

这意味着对象只会在您调用delete 时被销毁。这既是一件好事也是一件坏事:它不会再超出范围，但是当你完成时你一定不要忘记使用 delete ，否则内存会泄漏。一种解决方案是使用智能指针为您执行 delete。 C++11 有用于此目的的 std::shared_ptr 类。如果你仍然停留在 C++03 中，你可以使用 boost::shared_ptr .

如果您不能或不想使用智能指针，请记住 queue 的构造函数不会对其内容调用 delete，因此您必须在某一时刻遍历它并删除所有内容。