c + +多态性:segfault和引用数组的奇怪行为

平克·弗洛伊德(乐队名

这是一个MWE,当使用编译时g++ -std=c++11,会产生分段错误:

#include <iostream>
#include <random>

class Rand{
    public:
        Rand(double const& min_inclusive, double const& max_exclusive):
            mt_(std::random_device()()),
            dist_(min_inclusive,max_exclusive){}
        ~Rand(){}
        double get() { return dist_(mt_); }
    private:
        std::mt19937_64 mt_;
        std::uniform_real_distribution<double> dist_;
};

class Base {
    public:
        Base():rnd(0.0,1.0){ std::cout<<"Base created "<<&rnd<<" "<<rnd.get()<<std::endl; }
        virtual ~Base(){};
        Rand rnd;
};

class Child: public Base{
    public:
        Child():var(1.0){ std::cout<<"Child created"<<std::endl; }
        double var;
};

class Other {
    public:
        Other(Base* b):b(b){  std::cout<<"Other created "<<&(b[0].rnd)<<" and "<<&(b[1].rnd)<<"--->"<<b[0].rnd.get()<<" "<<b[1].rnd.get()<<std::endl; }
        Base* b;
};

int main(){
    unsigned int N(2);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
    Base* b(new Base[N]);
    Other o1(b);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
    Child* c(new Child[N]);
    Other o2(c);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
    delete[] b;
    delete[] c;
}

典型的输出是:

#############
Base created 0x239c020 0.226514
Base created 0x239ca00 0.902337
Other created 0x239c020 and 0x239ca00--->0.864321 0.302185
#############
Base created 0x239d3f0 0.573563
Child created
Base created 0x239ddd8 0.422187
Child created
Other created 0x239d3f0 and 0x239ddd0--->0.909183 4.94066e-324
#############

在第一部分中,BaseOther引用类是连贯的,并且代码可以正常运行。

但是,当给一个ChildOther,第一个引用是相同的,但第二个引用则略有不同。这样做的直接后果是,b[1].rdn.get()始终(非常接近)为“ 0”。另一个间接后果是代码以SegFault结尾...

此外,如果Child::var不存在该程序,则该程序可以正常运行,所有引用均一致,并且没有SegFault。

我究竟做错了什么 ?Other用的子项创造是不可能Base吗?如果是这样,看起来多态性就毁了……

编辑

根据一个不错的答案:

#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>
#include <memory>

class Rand{
    public:
        Rand(double const& min_inclusive, double const& max_exclusive):
            mt_(std::random_device()()),
            dist_(min_inclusive,max_exclusive){}
        ~Rand(){}
        double get() { return dist_(mt_); }
    private:
        std::mt19937_64 mt_;
        std::uniform_real_distribution<double> dist_;
};

class Base {
    public:
        Base():rnd(0.0,1.0){ std::cout<<"Base created "<<&rnd<<" "<<rnd.get()<<std::endl; }
        virtual ~Base(){};
        Rand rnd;
};

class Child: public Base{
    public:
        Child():var(0.0){ std::cout<<"Child created"<<std::endl; }
        double var;
};

template<typename Type>
class Other {
    public:
        Other(unsigned int N):b_(N){
            std::cout<<"Other created "<<std::endl;
            for(unsigned int i(0);i<b_.size();i++){
                b_[i] = std::make_shared<Type>();
            }
        }
        std::vector<std::shared_ptr<Base> > b_;
};

int main(){
    unsigned int N(2);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
    Other<Base> o1(N);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
    Other<Child> o2(N);
    std::cout<<"#############"<<std::endl;
}
安东·萨文(Anton Savin)

如果您有个数组,Child则不能将其视为的数组Base这意味着,例如当您调用时b[1].rnd.get(),您将调用未定义的行为。

这是为什么?当您拥有Child* c并将其Base*转换Base为时,转换的结果是指向的子对象的指针Child因此(Base*)c + 1将指向该子对象之后的下一个字节,在您的情况下为的第一个字节var

Child没有数据成员时,(Base*)c + 1指向下一个对象,因此一切正常。

为了实现多态行为,你应该创建数组的指针Base

Base** b{new Base*[N]};

使用的任何后代初始化每个数组元素,Base并享受多态性。

编辑:正如vsoftco在评论中合理指出的那样,最好不要使用原始指针和数组:

std::vector<std::shared_ptr<Base>> b {...}

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