C ++转换为基础和“覆盖”vptr问题

作者: 哦豁
发布时间: 2025-02-06 04:01:38 (1天前)
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关于贤的记忆 | 2019-08-31 10-32

<div class =“post-text”itemprop =“text”> 据推测，内存布局使得vptr位于基础子对象之前，如下所示： <pre> <code> class CustomImage { void * __vptr; Image __base; // empty unique_ptr<whatever> evil; }; </code> </pre> 这意味着有效的转换 <code> Image* </code> 至 <code> CustomImage* </code> 需要从指针中减去几个字节。但是，你发布的邪恶演员出现在类定义之前，所以它不知道如何正确调整指针。相反，它的行为就像 <code> reinterpret_cast </code> ，只是假装指针指向 <code> CustomImage </code> 没有调整它的价值。 现在，由于基类是空的，指针在里面 <code> unique_ptr </code> 将被误解为vptr。这指向另一个指针，它将被误解为vtable指向第一个虚拟成员函数的指针。这又指向从文件加载的数据，当调用该虚函数时，该数据将作为代码执行。作为锦上添花，内存保护标志从文件加载，而不是调整以防止执行。 这里的一些教训是： <UL> <LI> 避免使用C风格的强制转换，特别是在指针或引用类型上。他们回归 <code> reinterpret_cast </code> 如果转换无效，则导致未定义行为的雷区。（为了使邪恶复杂化，它们的语法也是不可替代的，如果你不仔细阅读代码，很容易错过。） </LI> <LI> 避免使用非多态基类。除了在概念上可疑，并使删除更加笨拙和容易出错，它可以为我们在这里看到的内存布局做出令人惊讶的事情。如果基类是多态的，我们可以使用 <code> dynamic_cast </code> （或通过提供合适的虚函数完全避免演员表），不可能进行无效转换。 </LI> <LI> 避免不必要的间接级别 - 没有特别需要 <code> m_imageData </code> 成为一个指针。 </LI> <LI> 切勿将用户数据放入可执行内存中。 </LI> </UL> </DIV>

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逆转的风 | 2019-08-31 10-32

<div class =“post-text”itemprop =“text”> 我的看法（我很高兴得到纠正）： 这里， <code> CustomImage </code> 是一个多态类（使用vptr作为Windows ABI下的第一个“成员”），但是 <code> Image </code> 不是。定义的顺序意味着 <code> ImageFactory </code> 功能知道 <code> CustomImage </code> 是一个 <code> Image </code> 但是 <code> main() </code> 才不是。 所以当工厂做的时候： <pre> <code> Image* ImageFactory::LoadFromDisk(const char* imageName) { return new (std::nothrow) CustomImage(imageName); } </code> </pre> 该 <code> CustomImage* </code> 指针转换为 <code> Image* </code> 一切都很好。因为 <code> Image </code> 不是多态的，指针调整为指向（POD） <code> Image </code> 里面的实例 <code> CustomImage </code> - 但很可是，这是 后 vptr，因为它总是在MS ABI中的多态类中首先出现（我假设）。 但是，当我们到达时 <pre> <code> ImageFactory::DebugPrintDimensions((ImageFactory::CustomImage*)image); </code> </pre> 编译器从一个类中看到一个C风格的转换，它对另一个类一无所知。它只需要获取它拥有的地址并假装它是一个 <code> CustomImage* </code> 代替。这个地址实际上指的是 <code> Image </code> 在自定义图像内;但是因为 <code> Image </code> 是空的，并且可能是空基类优化有效，它最终指向其中的第一个成员 <code> CustomImage </code> ，即 <code> unique_ptr </code> 。 现在， <code> ImageFactory::DebugPrintDimensions() </code> 假设它已被指向一个完全完整的指针 <code> CustomImage </code> ，以便地址等于的地址 <code> vptr </code> 。但它没有 - 它已被交给了地址 <code> unique_ptr </code> ，因为在调用它的时候，编译器不知道更好。所以现在它取消引用它认为是vptr（实际上是我们控制的数据）的内容，寻找虚函数的偏移并盲目地解释 - 现在我们遇到了麻烦。 有几件事可以帮助缓解这个问题。首先，因为我们通过基类指针操作派生类， <code> Image </code> 应该有一个虚拟析构函数。这本来就是 <code> Image </code> 多态，并且很可能我们不会遇到问题（我们也不会泄漏内存）。 其次，因为我们是从基础派生到派生的， <code> dynamic_cast </code> 应该使用而不是C样式转换，这将涉及运行时检查和正确的指针调整。 最后，如果编译器在编译时拥有所有要处理的信息 <code> main() </code> ，它可能能够警告我们（或正确地执行演员，调整的多态性 <code> CustomImage </code> ）。所以移动上面的类定义 <code> main() </code> 也是推荐的。 </DIV>

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