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背景

最近，我的一位同事遇到了一个问题，即使用了旧版本的库头文件。结果是为调用C++ 中的虚函数而生成的代码引用了类的虚函数查找表（ vtable）中的错误偏移量。

不幸的是，在编译过程中没有发现这个错误。

问题

所有普通函数都使用它们的重命名链接，以确保链接器选择正确的函数（包括正确的重载变体）。同样，可以想象一个目标文件或库可以包含有关C++ 类的vtable中的函数的符号信息。

有没有办法让 C++ 编译器（比如g++或 Visual Studio）在链接期间检查对虚函数的调用？

例子

这是一个简单的测试示例。想象一下这个简单的头文件和相关的实现：

基础.hpp：

#ifndef BASE_HPP
#define BASE_HPP

namespace Test
{
  class Base
  {
  public:
    virtual int f() const = 0;
    virtual int g() const = 0;
    virtual int h() const = 0;
  };

  class BaseFactory
  {
  public:
    static const Base* createBase();
  };
}

#endif

派生的.cpp：

#include "Base.hpp"

#include <iostream>

using namespace std;

namespace Test
{
  class Derived : public Base
  {
  public:
    virtual int f() const
    {
      cout << "Derived::f()" << endl;
      return 1;
    }

    virtual int g() const
    {
      cout << "Derived::g()" << endl;
      return 2;
    }

    virtual int h() const
    {
      cout << "Derived::h()" << endl;
      return 3;
    }
  };

  const Base* BaseFactory::createBase()
  {
    return new Derived();
  }

}

现在，假设一个程序使用了错误/旧版本的头文件，其中缺少中间的虚函数：

BaseWrong.hpp

#ifndef BASEWRONG_HPP
#define BASEWRONG_HPP

namespace Test
{
  class Base
  {
  public:
    virtual int f() const = 0;
    // Missing: virtual int g() const = 0;
    virtual int h() const = 0;
  };

  class BaseFactory
  {
  public:
    static const Base* createBase();
  };
}

#endif

所以这里我们有主程序：

主文件

// Including the _wrong_ version of the header!
#include "BaseWrong.hpp"

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
  const Test::Base* base = Test::BaseFactory::createBase();
  const int fres = base->f();
  cout << "f() returned: " << fres << endl;
  const int hres = base->h();
  cout << "h() returned: " << hres << endl;
  return 0;
}

当我们使用正确的头文件编译“库” ，然后使用错误的头文件编译和链接主程序时……</p> 

$ g++ -c Derived.cpp 
$ g++ Main.cpp Derived.o -o Main

…然后虚拟调用使用vtableh()中的错误索引，因此调用实际上转到：g()

$ ./Main
Derived::f()
f() returned: 1
Derived::g()
h() returned: 2

在这个小例子中，函数g()和h()具有相同的签名，因此“唯一”出错的是调用了错误的函数（这本身很糟糕，可能完全被忽视），但如果签名不同，则可以（并且有看到）导致堆栈损坏 - 例如，当在 Windows 上调用使用 Pascal 调用约定的 DLL 中的函数时（调用者推送参数，被调用者在返回之前弹出它们）。

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1 回答 1

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您的问题的简短回答是否定的。根本问题是调用函数的偏移量是在编译时计算的；因此，如果您的调用者代码是使用包含“virtual int g() const”的（不正确的）头文件编译的，那么您的 main.o 将通过 g() 的存在而对 h() 的所有引用进行偏移。但是你的库已经用正确的头文件编译了，因此没有函数 g()，因此 Derived.o 中 h() 的偏移量将与 main.o 中不同

这不是对虚函数调用进行类型检查的问题——这是基于 C++ 编译器进行编译时函数偏移计算而不是运行时这一事实的“限制”。

您可以通过使用 dl_open 而不是直接函数调用并动态链接库而不是静态链接来解决此问题。

于 2016-02-24T05:38:54.827 回答