C++ 具有虚拟功能的类型转换

在下面的代码中，pC==pA：

class A
{
};

class B : public A
{
public:
    int i;
};

class C : public B
{
public:
    char c;
};

int main()
{
    C* pC = new C;
    A* pA = (A*)pC;

    return 0;
}

但是当我在B中添加一个纯虚函数并在C中实现它时，pA！=个人电脑：

class A
{
};

class B : public A
{
public:
    int i;
    virtual void Func() = 0;
};

class C : public B
{
public:
    char c;
    void Func() {}
};

int main()
{
    C* pC = new C;
    A* pA = (A*)pC;

    return 0;
}

---

在这种情况下，为什么pA不等于pC？它们不是都指向内存中的同一个“C”对象吗？

指向对象的指针可以转换为指向基本对象的指针，反之亦然，但转换不必很简单。基本指针的值与派生指针的值完全不同是完全可能的，而且通常是必要的。这就是为什么你有一个强大的类型系统和转换。如果所有的指针都是一样的，你就不需要任何一个了。

以下是我基于这个问题的假设

1） 在这种情况下，您从C转换为a，获得了预期的行为。
2） 您添加了一个虚拟函数，该强制转换不再有效（因为在强制转换之后，您无法直接从中提取数据，您将获得对您毫无意义的数据）

如果这些假设是真的，那么您遇到的困难就是在B中插入虚拟表。这意味着类中的数据不再与基类中的数据完美地对齐（因为类中添加了对您隐藏的字节，即虚拟表）。一个有趣的测试是检查sizeof以观察未知字节的增长

要解决这个问题，您不应该直接从A转换到C来获取数据。您应该添加一个getter函数，该函数位于a中，由B和C继承

---

鉴于您在注释中的更新，我认为您应该阅读，它解释了虚拟表和内存布局，以及它是如何依赖于编译器的。该链接更详细地解释了我上面解释的内容，但给出了指针是不同值的示例。真的，我知道你为什么问错了问题，但似乎信息仍然是你想要的。从C到A的转换考虑了此时的虚拟表（注意C-8是4，在32位系统上，我相信这是虚拟表所需地址的大小）

您看到的指针值不同，因为新的虚拟函数导致将vtable指针注入到对象中。VC++将vtable指针放在对象的开头（这是典型的，但纯粹是内部细节）

让我们向添加一个新字段，以便更容易解释

class A {
public:
    int a;
};
// other classes unchanged

现在，在内存中，您的

pA

和

A

如下所示：

pA --> | a      |          0x0000004

在混合物中添加B和C后，您将得到以下结果：

pC --> | vtable |          0x0000000
pA --> | a      |          0x0000004
       | i      |          0x0000008
       | c      |          0x000000C

---

如您所见，

pA

指向vtable后面的数据，因为它不知道vtable的任何信息或如何使用它，甚至不知道它在那里

pC

确实知道vtable，所以它直接指向表，这简化了它的使用。

你说它们相等是什么意思？这是否意味着您在案例A而不是案例B中从一个转换到另一个时获得了预期值？请尝试提供一个更接近您实际代码的示例，因为您的假设是错误的（错误在别处）。我可能有点困惑。我认为，如果pA和pC指向内存中的同一个对象，即使一个是A*，另一个是C*，它们的值也是相同的。我知道多重继承可以做到这一点，但我还没有弄清楚这个小谜题背后的机制。@TamásSzelei，您的测试无效，因为

==

运算符将隐式转换其中一个指针。我修改它以显示相等的地址，但这也不能证明什么，因为不同的编译器可以自由地以不同的方式布局它们的对象。我想这就是我的困惑所在。我认为如果指针指向内存中的同一个对象，那么它们的值将是相同的。它们在没有虚函数的情况下具有相同的值。但是，当添加虚拟函数时，值是不同的。如果值不同，有没有办法检查pA和pC是否实际指向内存中的同一对象？@user987280:它们不指向同一对象。派生指针指向派生程度最高的完整对象，基指针指向基子对象。有时，基本子对象与包含最多派生对象的对象具有相同的地址，但这完全是巧合。“有时，基本子对象与包含最多派生对象的对象具有相同的地址，但这完全是巧合。”因此，请划掉虚函数，看看我发布的第一段代码。事实上，pA和pC具有相同的价值，这是不应该依赖的。我不知道，那是为了引起我的注意。在虚拟函数失败之前，我实际上是在依赖它。只是出于好奇，GCC的实现是如何工作的？地址是GCC的地址。@TamásSzelei，我不确定。大概GCC将B的vtable放在A的所有字段之后。或者，GCC可能会认识到，由于A没有自己的字段，所以在A和B（或C）之间进行转换时，不需要费心更改指针。从那时起，我问了A，得到了一个很好的答案。您的假设是正确的，它是空的基类优化。将字段添加到

a

将使指针不同。@TamásSzelei，看起来GCC将B的vtable放在a的所有字段之后。所以在内存中有[a|u字段| b|vtbl | b|u字段| c|字段]。（在给出的示例中，A没有字段，但这在概念上不会改变布局。）我还没有确认GCC正是这么做的，但这似乎是最可能的情况。这意味着它正在优化强制转换（现在不需要指针偏移），而牺牲了虚拟函数调用（现在需要强制转换避免的偏移）。对不起，我重复了你的评论。我的第一个被弄坏了，我没意识到它通过了。挖了一个bi之后