具有嵌入式结构和虚拟函数的段错误

发布于 2024-10-15 02:21:42 字数 799 浏览 9 评论 0原文

我有这样的结构：

struct A
{
     int a;
     virtual void do_stuff(A*a)
     {
          cout << "I'm just a boring A-struct: " << a << endl;
     }
}

struct B
{
     A a_part;
     char * bstr;
     void do_stuff(B*bptr)
     {
          cout << "I'm actually a B-struct! See? ..." << bptr->bstr << endl;
     }
}

B * B_new(int n, char * str)
{
     B * b = (B*) malloc(sizeof(struct B));
     b->a_part.a = n;
     b->bstr = strdup(str);
     return b;
}

现在，当我这样做时：

char * blah = strdup("BLAAARGH");
A * b = (A*) B_new(5, blah);
free(blah);
b->do_stuff(b);

当我调用 do_stuff 时，我在最后一行出现段错误，我不知道为什么。这是我第一次在这样的结构中使用虚拟函数，所以我很迷失。任何帮助将不胜感激！

注意：函数调用的参数类型必须与最后一行的格式相同，这就是我不使用类或继承的原因。

原文

I have structs like this:

struct A
{
     int a;
     virtual void do_stuff(A*a)
     {
          cout << "I'm just a boring A-struct: " << a << endl;
     }
}

struct B
{
     A a_part;
     char * bstr;
     void do_stuff(B*bptr)
     {
          cout << "I'm actually a B-struct! See? ..." << bptr->bstr << endl;
     }
}

B * B_new(int n, char * str)
{
     B * b = (B*) malloc(sizeof(struct B));
     b->a_part.a = n;
     b->bstr = strdup(str);
     return b;
}

Now, when I do this:

char * blah = strdup("BLAAARGH");
A * b = (A*) B_new(5, blah);
free(blah);
b->do_stuff(b);

I get a segfault on the very last line when I call do_stuff and I have no idea why.
This is my first time working with virtual functions in structs like this so I'm quite lost. Any help would be greatly appreciated!

Note: the function calls MUST be in the same format as the last line in terms of argument type, which is why I'm not using classes or inheritance.

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何以笙箫默 2024-10-22 02:21:42

您将 C 习惯用法（嵌入式结构）与 C++ 概念（虚拟函数）混合在一起。在 C++ 中，类和继承消除了对嵌入结构的需求。虚拟函数仅影响同一继承层次结构中的类。在您的情况下， A 和 B 之间没有关系，因此 A 的 doStuff 始终会接到电话。

您的段错误可能是因为 b 确实是 B，但分配给 A* 引起的。当编译器看到 b->doStuff 时，它会尝试转到 vtable 来查找要调用的 doStuff 版本。但是，B 没有 vtable，因此您的程序会崩溃。

在 C++ 中，没有虚函数且不从任何其他类继承的类的布局与 C 结构体完全相同。

class NormalClass
{
      int a;
      double b;

 public:
      NormalClass(int x, double y);
};

看起来像这样：

+------------------------------------+
| a (4 bytes) | b (8 bytes)          |
+------------------------------------+

但是，具有虚函数的类（或结构）也有一个指向 vtable 的指针，这使得 C++ 版本的多态性成为可能。因此，像这样的类：

 class ClassWithVTable
 {
      int a;
      double b;

   public:
       ClassWithVTable();
       virtual void doSomething();
 };

在内存中的布局如下：

  +-----------------------------------------------------------+
  | vptr (sizeof(void *)) | a (4 bytes) | b (8 bytes)         |
  +-----------------------------------------------------------+

vptr 指向一个名为 vtable 的实现定义表，它本质上是一个函数指针数组。

You're mixing a C idiom (embedded structs) with C++ concepts (virtual functions). In C++, the need for embedded structs is obviated by classes and inheritance. virtual functions only affect classes in the same inheritance hierarchy. In your case, there is no relationship between A and B, so A's doStuff is always going to get called.

Your segfault is probably caused because b is a really a B, but assigned to an A*. When the compiler sees b->doStuff, it tries to go to a vtable to look up which version of doStuff to call. However, B doesn't have a vtable, so your program crashes.

In C++, a class without virtual functions that doesn't inherit from any other classes is laid out exactly like a C struct.

class NormalClass
{
      int a;
      double b;

 public:
      NormalClass(int x, double y);
};

looks like this:

+------------------------------------+
| a (4 bytes) | b (8 bytes)          |
+------------------------------------+

However, a class (or struct) with virtual functions also has a pointer to a vtable, which enables C++'s version of polymorphism. So a class like this:

 class ClassWithVTable
 {
      int a;
      double b;

   public:
       ClassWithVTable();
       virtual void doSomething();
 };

is laid out in memory like this:

  +-----------------------------------------------------------+
  | vptr (sizeof(void *)) | a (4 bytes) | b (8 bytes)         |
  +-----------------------------------------------------------+

and vptr points to an implementation-defined table called the vtable, which is essentially an array of function pointers.

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各自安好 2024-10-22 02:21:42

将 B * 转换为 A *，然后尝试通过成员函数调用取消引用它是未定义的行为。一种可能性是段错误。我并不是说这绝对是原因，但这不是一个好的开始。

我不明白你为什么不在这里使用继承！

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昨迟人 2024-10-22 02:21:42

对于多态对象，指向 vtable 的指针存储在对象内部。
所以在运行时，通过解引用并跳入vtable来找到真正被调用的方法。
在您的情况下，您将 B * 转换为 A *。
由于 A 是多态的，因此方法调用将通过 vtable 确定，但由于正在使用的对象实际上是 B，因此使用的 vpointer 实际上是垃圾，并且会出现段错误。