当基类不是多态而是派生时，'this'地址不匹配-Java 学习之路

有这个代码：

#include <iostream>

class Base
{
public:
    Base() {
        std::cout << "Base: " << this << std::endl;
    }
    int x;
    int y;
    int z;
};

class Derived : Base
{
public:
    Derived() {
        std::cout << "Derived: " << this << std::endl;
    }

    void fun(){}
};

int main() {
   Derived d;
   return 0;
}

输出：

Base: 0xbfdb81d4
Derived: 0xbfdb81d4

但是，当Derived类中的函数'fun'更改为virtual时：

virtual void fun(){} // changed in Derived

然后，'this'的地址在两个构造函数中都不相同：

Base: 0xbf93d6a4
Derived: 0xbf93d6a0

另一件事是如果类Base是多态的，例如我在那里添加了一些其他虚函数：

virtual void funOther(){} // added to Base

那么'this'匹配的地址再次：

Base: 0xbfcceda0
Derived: 0xbfcceda0

问题是 - 当Base类不是多态的并且Derived类是？时，为什么'this'地址在Base和Derived类中是不同的？

3 回答

1

从技术上讲，this正是如此 .

但是必须注意的是，根据语言规范，多态的实现并不一定与vtables有关：这就是规范 . 定义为“实现细节”，这超出了规范范围 .

我们所能说的是 this 有一个类型，并指向可通过其类型访问的内容 . 再次引用成员的方式是一个实现细节 .

通过隐式，静态或动态转换将 pointer to something 转换为 pointer to something else 时，必须更改以适应周围的事实必须被视为规则，而不是例外 .

顺便说一下C的定义方式，问题就像答案一样毫无意义，因为他们隐含地假设实现是基于假设的布局 .

在给定情况下，两个对象子组件共享相同原点的事实只是（非常常见的）特定情况 .

例外是“重新解释”：当你“盲目”类型系统时，只是说“查看这一堆字节，因为它们是这种类型的实例”：这是唯一的情况，你必须期望没有地址变化（并且没有责任）从编译器关于这种转换的意义） .

回复于 2024-05-03T11:42:24+08:00
6
这看起来像是对象中具有v表指针的多态的典型实现的行为 . Base类不需要这样的指针，因为它没有任何虚方法 . 这样可以在32位计算机上保存对象大小的4个字节 . 典型的布局是：
```
+------+------+------+
|   x  |   y  |   z  |
+------+------+------+

    ^
    | this
```
但是Derived类确实需要v表指针 . 通常存储在对象布局中的偏移0处 .
```
+------+------+------+------+
| vptr |   x  |   y  |   z  |
+------+------+------+------+

    ^
    | this
```
因此，为了使Base类方法看到对象的相同布局，代码生成器在调用Base类的方法之前将4添加到this指针 . 构造函数看到：
```
+------+------+------+------+
| vptr |   x  |   y  |   z  |
+------+------+------+------+
           ^
           | this
```
这解释了为什么你看到4添加到Base构造函数中的this指针值 .
回复于 2024-05-03T11:42:24+08:00
14
当您具有类的多态单继承层次结构时，大多数（如果不是全部）编译器遵循的典型约定是该层次结构中的每个对象必须以VMT指针（指向虚方法表的指针）开头 . 在这种情况下，VMT指针很早就被引入到对象内存布局中：通过多态层次结构的根类，而所有下层类只是继承它并将其设置为指向它们正确的VMT . 在这种情况下，任何派生对象中的所有嵌套子对象都具有相同的 this 值 . 这样，通过读取 *this 处的内存位置，无论实际的子对象类型如何，编译器都可以立即访问VMT指针 . 这正是您上次实验中发生的情况 . 当您使根类具有多态性时，所有 this 值都匹配 .

但是，当层次结构中的基类不是多态时，它不会引入VMT指针 . VMT指针将由层次结构中较低位置的第一个多态类引入 . 在这种情况下，流行的实现方法是在由层次结构的非多态（上部）部分引入的数据之前插入VMT指针 . 这是您在第二个实验中看到的内容 . Derived 的内存布局如下所示
```
+------------------------------------+ <---- `this` value for `Derived` and below
| VMT pointer introduced by Derived  |
+------------------------------------+ <---- `this` value for `Base` and above
| Base data                          |
+------------------------------------+
| Derived data                       |
+------------------------------------+
```
同时，层次结构的非多态（上层）部分中的所有类都应该对任何VMT指针一无所知 . Base 类型的对象必须以数据字段 Base::x 开头 . 同时，层次结构的多态（较低）部分中的所有类必须以VMT指针开头 . 为了满足这两个要求，编译器被迫调整对象指针值，因为它在层次结构中从一个嵌套的基础子对象上下转换为另一个 . 这立即意味着跨多态/非多态边界的指针转换不再是概念性的：编译器必须添加或减去一些偏移量 .

来自层次结构的非多态部分的子对象将共享它们的 this 值，而来自层次结构的多态部分的子对象将共享它们自己的不同 this 值 .

在沿着层次结构转换指针值时必须添加或减去一些偏移量并不罕见：编译器在处理多继承层次结构时必须一直这样做 . 但是，您的示例显示了如何实现它单继承层次结构也是如此 .

加法/减法效果也将在指针转换中显示
```
Derived *pd = new Derived;
Base *pb = pd; 
// Numerical values of `pb` and `pd` are different if `Base` is non-polymorphic
// and `Derived` is polymorphic

Derived *pd2 = static_cast<Derived *>(pb);
// Numerical values of `pd` and `pd2` are the same
```
回复于 2024-05-03T11:42:24+08:00

当基类不是多态而是派生时，'this'地址不匹配

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