什么会导致 C++ 中的纯虚函数调用？

Question

我教授 C++ 编程课程，并且见过足够多的错误类别，因此我对如何诊断常见的 C++ 错误有很好的感觉。然而，有一种主要类型的错误，我的直觉不是特别好：什么编程错误会导致调用纯虚函数？我见过的导致这种情况的最常见错误是调用虚函数来自基类构造函数或析构函数的函数。在帮助调试学生代码时我还应该注意其他事项吗？

Answer 1

“我见过的导致此问题的最常见错误是从基类构造函数或析构函数调用虚函数。”

当构造一个对象时，指向虚拟调度表的指针最初指向最高超类，并且仅在中间类完成构造时才更新。因此，您可能会意外地调用纯虚拟实现，直到子类（具有自己的重写函数实现）完成构造。这可能是最派生的子类，或介于两者之间的任何子类。

如果您跟踪指向部分构造的对象的指针（例如，由于异步或线程操作而导致竞争条件），则可能会发生这种情况。

如果编译器有理由认为它知道指向基类的指针所指向的真实类型，则它可以合理地绕过虚拟分派。您可能会通过执行一些未定义的行为（例如重新解释强制转换）来混淆它。

在销毁期间，虚拟调度表应该在派生类被销毁时恢复，因此可以再次调用纯虚拟实现。

销毁后，通过“悬空”指针或引用继续使用对象可能会调用纯虚函数，但在这种情况下没有定义的行为。

Answer 2

以下是可能发生纯虚拟调用的几种情况。

1. 使用悬空指针 - 指针不是有效对象，因此它指向的虚拟表只是随机内存，其中可能包含
2. 使用 的 NULL 错误转换 static_cast 到错误的类型（或 C 风格的强制转换）也可能导致您指向的对象在其虚拟表中没有正确的方法（在这种情况下至少它确实是与之前的选项不同的虚拟表）。
3. DLL 已被卸载 - 如果您持有的对象是在已再次卸载的共享对象文件（DLL、so、sl）中创建的，那么现在可以将内存清零

Answer 3

除了其他答案之外：

如果在没有 vtable 的情况下声明派生类，也可能会发生这种情况。

对于 Visual Studio，即如果它是使用 __declspec(novtable) 或 _ATL_NO_VTABLE 定义的。使用 MFC 技术时可能会发生这种情况。

如果类以这种方式定义，则 vtable 将填充 _purecall。

Answer 4

例如，当对象的引用或指针指向 NULL 位置，并且您使用对象引用或指针调用类中的虚函数时，就会发生这种情况。例如：

std::vector <DerivedClass> objContainer;  
if (!objContainer.empty()) 
   const BaseClass& objRef = objContainer.front();  
// Do some processing using objRef and then you erase the first
// element of objContainer
objContainer.erase(objContainer.begin());   
const std::string& name = objRef.name();  
// -> (name() is a pure virtual function in base class, 
// which has been implemented in DerivedClass).

此时objContainer[0]中存储的对象不存在。当虚拟表被索引时，没有找到有效的内存位置。因此，会发出运行时错误，指出“调用了纯虚函数”。