c ++多态性：段错误和引用数组的奇怪行为

Question

这是一个 MWE，当使用 g++ -std=c++11 编译时，会生成一个分段错误：

#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 Base class 被赋予 Other 的参考文献是连贯，代码运行正常。

但是当 Child class 被赋予 Other 时，第一个引用是相同的但第二个略有不同。这样做的直接后果是 b[1].rdn.get() 总是（非常接近）'0'。另一个间接后果是代码以 SegFault 结尾...

此外，当 Child::var 不存在时，程序运行正常，所有引用是连贯的，没有 SegFault。

我做错了什么？ child 是否无法创建 Other Base ？如果是这样，看起来多态性被破坏了......

编辑

根据一个不错的回答：

#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;
}

Answer 1

如果您有一个 Child 的数组，您不能将其视为 Base 的数组。这意味着当您调用 b[1].rnd.get() 时，您调用了未定义的行为。

这是为什么？当您有一个 Child* c 并将其转换为 Base* 时，转换的结果是指向 Child 的 Base 子对象的指针。所以 (Base*)c + 1 将指向该子对象之后的下一个字节，在您的情况下是 var.

的第一个字节

当Child没有数据成员时，(Base*)c + 1指向下一个对象，所以一切正常。

为了实现多态行为，您应该创建一个 指针数组 到 Base:

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

用 Base 的任何后代初始化每个数组元素并享受多态性。

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 {...}

c ++多态性：段错误和引用数组的奇怪行为

c++ Polymorphism : segfault and reference strange behaviour with arrays

arrays

polymorphism

reference

segmentation-fault

c++11

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