C++多重继承要慎用!

本文目的

前几天在写程序时,发现一个多重继承类,调用virtual函数会出现一个问题,该问题比较隐晦(因为不会引起程序core dump等严重的效果,我是很偶然的在单元测试中发现的),不容易定位,但是如果出现,可能对程序逻辑会带来致命的问题。

一个例子

你会认为屏幕上会输出什么?是下面的结果吗?

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这样认为没有什么不对的,因为C++的多态性保证用父类指针可以正确的找到子类实现,并调用。所以会有上面的输出。

但是,现实却不是这样,下面是真实的输出:

clip_image002

(以上实现在VC 2005和Linux Gcc 4.1.2效果一致)

为什么

为什么会出现上面的情况呢,上面代码中的注释部分也许解释了,这里再来详细的来分析一下。

首先,C++使用一种称之为vtable(google “vtable” for more details)的东西实现virtual函数多态调用。vtable每个类中都有一个,该类的所有对象公用,由编译器帮你生成,只要有virtual函数的类,均会有vtable。在继承过程中,由于类Base1和类Base2都有vtable,所以类MI继承了两个vtable。简单的分析一下对象oMI内存结构,如下:

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其实很简单,就两个vtable的指针,0和4代表相对地址,指针地址大小为4。

pB1的值为0(pB1 == 0),所以调用“pB1->foo1()”时,可以正确的找到MI::fool这个函数执行。

但是当使用强行转换,将pB1转给pB2,那么实质上pB2的值也是0(pB2 == 0),当调用“pB2->foo2()”时,无法在第一个vtalbe中找到对应的函数,但是却不报错,而是选择执行函数MI::foo1,不知道为什么会有这种行为,但是这种行为却十分恶心,导致结果无法预期的(最后调用的函数会与函数申明的循序有关),不太会引起注意,使得bug十分隐晦。

可以设想,当一个有复杂的业务逻辑的程序,而类似这种函数调用和指针强行转换分布在不同的函数或模块中,可想而知,bug定位十分困难。

当使用动态转换时,也就是“pB2 = dynamic_cast(pB1)”,dynamic_cast函数会根据尖括号中的类型进行指针偏移,所以pB2的值为4(pB2 == 4),这样调用“pB2->foo2()”就会按照期望的方式执行。

结论

上面的现象在单继承中是不会出现的,因为只有一个vtable(子类的virtual函数会自动追加到第一个父类的vtable的结尾)。所以不会出现上面的现象,而多重继承却出现了上面的想象,所以需要注意以下两点:

1. 多重继承需要慎用

2. 类型转换尽量采用c++内置的类型转换函数,而不要强行转换

参考资料

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