c++ - 为什么 this 指针地址与析构函数中的预期地址不同 (c++)

Question

我对基类析构函数中的 this 指针有一个奇怪的问题。

问题描述:

我有 3 个类(class):A1、A2、A3

A2 公开继承自 A1 并私有(private)继承 A3

class A2:private A3, public A1 {...}

A3 有一个函数 getPrimaryInstance() ...返回一个 A1 类型的引用到 A2 实例:

A1& A3::getPrimaryInstance()const{
    static A2 primary;
    return primary;
}

A3 构造函数如下所示:

A3(){
    getPrimaryInstance().regInst(this);
}

(其中 regInst(...) 是 A1 中定义的函数，它存储指向所有 A3 实例的指针)

与 A3 析构函数类似:

~A3(){
    getPrimaryInstance().unregInst(this);
}

^问题就出在这里!

当名为 primary 的静态 A2 实例在程序终止时被销毁时，将调用 A3 析构函数，但在 内部~A3 我尝试在我正在销毁的同一实例上访问一个函数。 => 运行时访问冲突!

所以我认为可以使用如下简单的 if 语句来解决:

~A3(){
    if(this != (A3*)(A2*)&getPrimaryInstance()) //Original verison
    //if (this != dynamic_cast<A3*>(static_cast<A2*>(&getPrimaryInstance())))
    //Not working. Problem with seeing definitions, see comments below this post

        getPrimaryInstance().unregInst(this);
}

(双重转换的原因是继承:)
A1 A3
.\/
. A2
(但这并不重要，可以只是 (int)-cast 或其他)

问题在于它仍然会崩溃。 使用调试器单步执行代码表明，当我的 A2 primary 实例被销毁时，析构函数中的 this 指针和我得到的地址由于某些原因，调用 getPrimaryInstance() 根本不匹配!我不明白为什么 this 指针指向的地址总是不同于它(据我所知)应该是什么。 :(

在析构函数中这样做:

int test = (int)this - (int)&getPrimaryInstance();

还向我展示了差异不是恒定的(我曾短暂地有一个理论认为存在一些恒定的偏移量)所以它就像是两个完全不同的物体，而它应该是同一个物体。 :(

我正在使用 VC++ Express (2008) 进行编码。 在谷歌搜索了一下之后，我发现了以下 MS 文章:
FIX: The "this" Pointer Is Incorrect in Destructor of Base Class

这与我遇到的问题不同(据说它在 C++.Net 2003 中也已修复)。但无论症状看起来如何并且它们确实提供了一个简单的解决方法，所以我决定尝试一下:
删除了 not-working-if 语句，并在 A2 的第二次继承之前添加了 virtual，如下所示:

class A2:private A3, public A1 {...} // <-- old version
class A2:private A3, virtual public A1 {...} //new, with virtual!

成功了! this 指针看起来仍然是错误的，但不再给出访问冲突。

所以我的大问题是为什么？
为什么 this 指针没有指向它应该指向的位置(？)？
为什么像上面那样将 virtual 添加到继承中可以解决它(尽管 this 仍然指向 &getPrimaryInstance() 以外的其他地方)？
这是一个错误吗？有人可以在非 MS 环境中尝试吗？
最重要的是:这安全吗？？当然它不再提示了，但我仍然担心它没有做它应该做的事。 :S

如果有人对此有了解或经验并且可以帮助我理解它，我将非常感激，因为我仍在学习 C++，这完全超出了我目前的知识范围。

Answer 1

你使用 C 强制转换会要了你的命。
它特别容易在多重继承的情况下中断。

您需要使用 dynamic_cast<> 来向下转换类层次结构。虽然您可以使用 static_cast<> 向上移动(就像我所做的那样)，但有时我认为使用 dynamic_cast<> 向两个方向移动更清晰。

避免在 C++ 代码中进行 C 风格转换

C++ 有 4 种不同类型的转换，旨在取代 C 风格的转换。您使用的是 reinterpret_cast<> 的等价物，但您使用的不正确(任何优秀的 C++ 开发人员看到 reinterpret_cast<> 都会在这里稍等片刻)。

~A3(){
    if(this != (A3*)(A2*)&getPrimaryInstance())
        getPrimaryInstance().unregInst(this);
}

Should be:

~A3()
{
   if (this != dynamic_cast<A3*>(static_cast<A2*>(&getPrimaryInstance())))
   {    getPrimaryInstance().unregInst(this);
   }
}

A2 对象的布局:(大概是这样的)。

     Offset   Data
A2   0x00   |------------------
     0x10   * A3 Stuff
            *------------------
     0x20   * A1 Stuff
            *------------------
     0x30   * A2 Stuff

在 getPrimaryInstance() 中

 // Lets assume:
 std::cout << primary; // has an address of 0xFF00

返回的引用将指向对象的 A1 部分:

std::cout << &getPrimaryInstancce();
// Should now print out 0xFF20

如果您使用 C 风格转换，它不会检查任何内容，只会更改类型:

std::cout << (A2*)&getPrimaryInstancce();
// Should now print out 0xFF20
std::cout << (A3*)(A2*)&getPrimaryInstancce();
// Should now print out 0xFF20

虽然如果您使用 C++ 转换它应该正确补偿:

std::cout << static_cast<A2*>(&getPrimaryInstance());
// Should now print out 0xFF00
std::cout << dynamic_cast<A3*>(static_cast<A2*>(&getPrimaryInstance()));
// Should now print out 0xFF10

当然，实际值都非常依赖于编译器，并且取决于实现布局。以上只是可能发生的情况的示例。

尽管如前所述，对当前正在销毁的对象调用 dynamic_cast<> 可能并不安全。

那怎么样

更改 regInst() 以便它为注册的第一个对象返回 true。 getPrimaryInstance() 将始终由第一个创建的对象创建，因此它将始终是第一个注册自己的对象。

将此结果存储在本地成员变量中，并且只有在您不是第一个时才注销:

A3()
{
    m_IamFirst = getPrimaryInstance().regInst(this);
}

~A3()
{
    if (!m_IamFirst)
    {
         getPrimaryInstance().unregInst(this);
    }
}

问题:

Why does the this-pointer not point to the where it should(?)?

确实如此。仅仅使用 C-Cast 就会搞砸指针。

Why does adding virtual to the inheritance like above solve it (despite this still pointing somewhere else than &getPrimaryInstance())?

因为它改变了内存中的布局，使 C-Cast 不再搞砸您的指针。

Is this a bug?

没有。 C-Cast 的错误使用

Can someone try it in a non-MS environment?

它会做类似的事情。

And most importantly: Is this safe??

没有。它由实现定义虚拟成员的布局方式。你只是碰巧走运。

解决方案:停止使用 C 样式转换。使用适当的 C++ 转换。