在子类型上调用函数是如何实现的？

Question

我目前正在设计一种编程语言，我很好奇如何解决这个问题：

假设我有一个 class（或接口）A，看起来像这样：

class A { // size is 4 bytes
  int32 a = 0;
}

和第二个 class B 扩展它，看起来像这样：

class B extends A { // size is 8 bytes
  int32 b = 0;
}

并且我有一个如下所示的函数 f：

int32 f(A first, A second) {
  return first.a + second.a;
}

但是，如果我用两个 B 调用它，second.a 将不会与用两个 A 调用它时位于同一位置，因为第一个参数会移动它。我目前解决这个问题的想法是：

不允许未知大小的参数，并强制将其作为指针或引用传递（我认为这就是 Rust 所做的）
正在将以下所有信息写入调用堆栈：指向第二个的指针、指向第二个之后的指针、非可变大小参数、第一个、第二个
为 first 和 second 的每个可能大小创建一个函数，并在编译时（如果已知）或在运行时使用 vtables 确定调用哪个函数。

第二个想法将是一个问题，因为它需要所有函数的支持，即使它们很少或从不使用子类型调用，这是低效的。

第三个想法需要创建很多函数（一个函数接受 5 个参数，可以是 20 种不同的子类型，如果只调用一个未知的代码，则需要生成 100 段类似的代码- type params)，并且每个只有一个函数使用它的 class 都需要一个 vtable。此外，已编译库中的函数无法与新子类型一起使用。

结合 2 和 3 并创建相同函数的两个版本，一个只接受类型，另一个也接受子类型可以解决其中的一些问题。

我很好奇是否有更好的解决方案，以及 C++ 等其他语言如何实现这一点。

Answer 1

在 C++ 中，使用子类型 B 的参数按值调用 f(A) 等同于

f(static_cast<const A&>(b));

static_cast 可能导致同一地址的内存被重新解释为更短数据块的开始，或者首先透明地添加一些偏移量（如果 A 不是第一个base class 或者是虚拟的）。之后，在内部调用 A 的复制构造函数。在任何一种情况下，由 B 添加的信息以及虚函数的覆盖都将完全丢失。出于所有目的，传递的不再是 B.

动态多态性需要引用或指针，这与您概述的原因很相似。但是，如果您想传递 "reference by value"，最简单的解决方案可能是传递对对象副本的引用。请注意，在这种情况下，每个对象都需要 "know" 调用正确的复制构造函数的类型，或者从公共 superclass 派生并实现某种形式的 clone().

在子类型上调用函数是如何实现的？

How is calling a function on a subtype implemented?

c++

polymorphism

language-design

subtyping