具有虚拟和非虚拟析构函数的 delete 运算符的不同行为

Question

当我使用struct M的虚拟析构函数时，delete运算符后的operator new return指向其他地址。

struct M {
    virtual ~M() = default;
};

struct D : public M {
    int* b = nullptr;
};

struct C : public M {
    int* c = nullptr, *b = nullptr;  
    long d = 10;
};

int main() {

    M* f;
    M* d;

    f = new D;
    static_cast<D*>(f)->b = new int(10);
    std::cout << f << ":" << sizeof(*f) << std::endl; // 0x23c1c20 : 8
    delete f;

    d = new C;
    std::cout << d << ":" << sizeof(*d) << std::endl; // 0x23c2c70 : 8
    delete d;

    return 0;
}

但是如果结构 M 的析构函数是非虚拟运算符 new return 相同的地址。

struct M {
    ~M() = default;
};

...

int main() {

    M* f;
    M* d;

    f = new D;
    static_cast<D*>(f)->b = new int(10);
    std::cout << f << ":" << sizeof(*f) << std::endl; // 0x23c1c20 : 1
    delete f;

    d = new C;
    std::cout << d << ":" << sizeof(*d) << std::endl; // 0x23c1c20 : 1
    delete d;

    return 0;
}

并且对象的大小不同。

为什么会这样？

Answer 1

我从第二个问题开始

"Why the size of the object is different?" - virtual 是这里的关键。

每个具有虚函数的 class/struct 都包含一个指向虚函数的指针 table。在这种情况下，M 的大小将等于您机器上指针的大小。我猜你有 64 位机器，指针的大小等于 8 个字节。在删除 'virtual' 关键字的示例中，空 class 的大小为 1 个字节。

有关虚函数和 table 的更多信息，您可以在此处阅读： https://pabloariasal.github.io/2017/06/10/understanding-virtual-tables/

关于你关于在堆上重用地址内存的第一个问题我强烈建议你阅读第一部分 https://azeria-labs.com/heap-exploitation-part-1-understanding-the-glibc-heap-implementation/

简而言之，内存的分配是通过chunk来完成的。在第一个示例中（使用虚拟析构函数），两个 classes 都通过指向虚拟 table 的指针进行了扩展。新分配的内存不适合释放的内存块，因此找到了新地址。在第二个中，新分配的内存适合释放 space 并被重用。

您可以尝试使用虚函数重新编译您的示例，但从 struct C 中删除了 long d。现在可能会发现地址是一样的。

具有虚拟和非虚拟析构函数的 delete 运算符的不同行为

Different behavior of delete operator with virtual and non-virtual destructor

c++

inheritance

new-operator

delete-operator