为什么用“new”分配虚函数时不能取消实现？

Question

struct A
{
  virtual void foo();  // unused and unimplemented
  virtual void bar () {}
};

int main ()
{
  A obj;        // ok
  obj.bar();  // <-- added this edition
  A* pm = (A*)malloc(sizeof(A)); // ok
  A* pn = new A; // linker error
}

对于堆栈上的对象它工作正常。但是对于使用 new （而不是 malloc）在堆上分配，它会给出链接器错误：

undefined reference to `vtable for A'

Answer 1

因为 malloc 不会调用（或在本例中尝试调用）A 的构造函数，而 new 会调用。

此代码编译并记录 GCC 发生链接器错误的位置：

#include <cstdlib>

struct A
{
  virtual void foo();  // unused and unimplemented
  virtual void bar () {}
};

int main ()
{
  A obj;        // linker error
  A* pm = (A*) malloc(sizeof(A)); // ok
  A* pn = new A; // linker error
}

Answer 2

首先，此代码不可编译，因为在 C++ 中 void * 无法隐式转换为 A *。需要显式强制转换。

其次，malloc 的示例完全不相关。 malloc 分配原始内存，与任何特定类型完全没有关系。在这种情况下，malloc 知道任何 A，并且它不会创建 A 类型的对象。

由于这个原因，这个问题的真实例子应该如下所示

struct A
{
  virtual void foo();  // unused and unimplemented
  virtual void bar () {}
};

int main ()
{
  A obj;        // ok
  A* pn = new A; // linker error
}

，问题是为什么第一个声明不会产生 liker 错误，而第二个声明会产生类似错误。

从形式化的角度来看，你的程序是无效的，因为它违反了C++语言的形式化要求（特别是ODR）。实际上，这两种声明可能或应该产生相同的错误，因为在这两种情况下，对象形式上都需要一个指向 VMT 的指针。在这种情况下，无法创建 VMT，因为某些函数未定义。然而，第一个声明只是因为编译器能够优化第一个声明（而不是第二个声明）对 VMT 的所有引用而被忽略。编译器也很可能能够优化整个 obj 对象，因为它没有在其他地方被引用。

在 GCC 中（因为您似乎正在使用 GCC），第一个声明也很容易触发相同的错误。

struct A
{
  virtual void foo();  // unused and unimplemented
  virtual void bar () {}
};

int main ()
{
  A obj; // linker error
  A *p = &obj;
  p->bar(); 
}

即使未定义的函数 foo ，上述代码也会在 GCC 中产生相同的链接器错误这段代码中仍然没有使用。

换句话说，只需添加足够数量的代码以使编译器相信需要对象的 VMT 即可。在这种情况下，声明之间的行为差​​异与 C++ 语言无关。这只是您的编译器特有的实现问题。

Answer 3

你不能让虚拟函数未实现，即使它“未使用”（因为它实际上被虚函数表使用）。这是代码中的错误。

由于编译器中 vtable 的特殊实现，该错误以这种特殊方式显现出来。您尚未实现第一个虚拟函数。每当编译器看到类的第一个虚函数的实现时，它就会插入 vtable。因为没有，所以也就没有 vtable。

如果您未实现第二个函数，链接器将抱怨该特定函数，而不是 vtable。

[编辑]
您的编译器可能优化了堆栈上的 A 副本，这就是链接器没有抱怨的原因。

malloc 行实际上并不引用 A 类型的对象，这就是它不会产生链接器问题的原因。不过，这一行还有另一个问题：它不应该编译。 malloc 返回 void*，如果不进行强制转换，它不会转换为其他类型的指针。

Answer 4

如果 A 是，该标准只需要 A::foo 的一个实现
在程序中的任何位置实例化。无论是否
实例化是通过声明局部变量或通过
一个新的表达方式。但是，如果此规则适用，则无需诊断
破碎的;如果您没有提供声明，或者您提供了两个或更多声明，
这只是未定义的行为。编译器所做的任何事情都是
“正确的”。在这种情况下，可能发生的情况是：

• 需要定义的原因是因为它在 vtable 中被引用，

• A 的构造函数是内联的，因此初始化 vptr 的代码（并触发 vtable 的实例化）对编译器完全可见，

• 由于该对象的所有使用对编译器都是可见的，因此它可以看到 vptr 从未被使用，因此它只是抑制它。

• 并且没有vptr，不需要生成vtable，因此没有对虚函数的引用。

总而言之，取决于编译器如何优化；你可能会得到一个错误
对于本地声明和 new 表达式，或两者都不是，
或者只为其中之一而不为另一个。这可能取决于优化
选项，或者其他什么。就 C++ 而言，它可能取决于
月相，你可能会得到而不是错误
当你运行它时崩溃的代码（但我首先提到的场景是
最有可能）。

Answer 5

不使用是无关紧要的。定义所有虚拟函数。就这么简单。

您的自动存储持续时间对象（您选择将对象称为“堆栈上”的对象）不会[多态]使用，因此您不会得到任何诊断。这并不能说明问题。