虚拟表和对象切片

Question

在对象切片中，当派生类对象被复制到基类对象时，派生类的_vptr是否也像类Base?.If的其他成员一样被复制到基类的_vptr？

class Base{  
public :
virtual void Display(){cout<<"In Base"<<endl;}
 };
class Derived:public Base{
public:
void Display(){cout<<"In Derived"<<endl;}

};
int main()
{
Derived objD;
Base objB;
objB = objD;
objB.Display();
}

对于上面的片段，我观察到了以下结果。

Output
In Base

Answer 1

不复制vptr。我们试着解释一下为什么。

看看您的主要功能：

Derived objD;
Base objB;
objB = objD;  // <-- HERE
objB.Display();

在第3行中，您将objD分配给objB。这实际上是调用Base的赋值运算符(它是自动定义的)：

Base& operator=(const Base& other)

并且它正在被objD作为一个基础&。所以，你的问题变成“赋值操作符复制vptr”吗？答案是“不”。默认赋值运算符仅复制类上的字段。

然后您可能会问，“为什么它不复制vptr呢？”原因是，如果复制vptr，则基类上的方法最终将使用在派生类上实现的方法。但是，总的来说，这些方法可以使用只存在于派生类(而在基类中不存在)的数据成员。因此，调用这些方法是荒谬的(在基类中逻辑上不存在数据)，因此语言正确地选择不这样做。

主要问题是，当将派生类赋值给基类时，指定给它的变量只保存基类的字段，因此没有复制基类中的派生类中的字段。因此，在基类上调用派生类的方法是没有意义的。

请注意，如果要将基指针或基引用分配给派生类，则情况并非如此。在这种情况下，原始派生类实例仍然存在。它位于内存中，拥有所有的Base+Derived类字段。因此，调用该实例的派生类的方法将有权访问这些字段，因此能够调用这些方法仍然是有意义的。

这就是为什么在C++中，要执行多态性(通过虚拟方法)，需要使用引用或指针。有关类似的讨论，请参见这里：Why doesn't polymorphism work without pointers/references?

Answer 2

所有已知的实现都使用vptr，但细节差别很大。vptr是实现的一种方式，用于表示多态类(具有虚拟函数的类)的对象的类型，有时表示具有虚拟基类的类(非常依赖于实现)。

注意，在许多情况下，涉及多个简单继承(单个非虚拟继承)类有多个vptr。

vptr值是构造的大多数派生对象类型的函数。

对象的类型不能由用户在其生存期内更改；在构造期间，对象的类型随着其正在构建而改变；在销毁期间，它会更改回。(在构造或销毁过程中，使用不匹配对象类型的名称或其他表达式引用对象是非法的。)

您可以重用现有对象的空间来构造不同类型的对象，但它不是同一个对象：

struct X {
  A a;
  B b;
  // requires: construction doesn't throw
};

void replace (X &x) {
  x.~X(); 
  B &b = *new (&x) B; // hope no exception here
  b.f(); // use as a normal B object
  x.f(); // undefined: cannot use x as a real object
  X *p = &x; // legal: x isn't used as an object, only as an address
  b.~B(); // clean up ressources if needed
  new (&x) X; // valid: &x refers to storage, as if a void*
  // x refers to a valid X object 
}

这样的对象重用不会改变任何现有对象的类型：replace(x)不只是作用于x (它通过销毁一个对象和重构一个对象来实现)，它作用于x的存储位置。调用replace(x)后，名称x可用于引用新构造的X对象，该对象有效地识别了以前存在的X对象。

在C++中，甚至不允许对对象(保持该对象活动)的操作更改其类型。vptr无法对构造的对象进行更改。

更改声明对象的类型将破坏C++类型系统和声明对象的不变量。编译器不知道要销毁哪个类、要调用哪个虚拟函数、基类在哪里等等，这将完全改变C++的工作方式。甚至很难想象与更改现有对象的类型相关的语义。