C++中向上转型变量为何调用派生类虚函数？附相关问题

提供的代码 #

类定义 #

class Person
{
public:
    Person(const std::string& name, std::size_t age);

    virtual void print() const;
    void inc_age() { ++_age; }

private:
    std::string _name;
    std::size_t _age;
};

class Employee : public Person
{
public:
    Employee(const std::string& name, std::size_t age, double salary);

    virtual void print() const override;
    void add_bonus(double percent);

private:
    double _salary;
};

main函数 #

int main()
{
    Person mike{"Mike"s, 20};
    Employee manager{"Sam"s, 35, 100};

    Person* p{&manager};
    if (p) p->print(); // this line
    std::cout << '\n';

    return 0;
}

问题 #

1. 原本认为向上转型后应调用Person::print()，但实际却调用了Employee::print()，即使使用static_cast<Person*>(p)->print()也是如此。想了解：如何在不发生切片（切片是否属于未定义行为？）的情况下调用Person::print()？
2. 教授提到：若类不是多态类（无虚函数），使用dynamic_cast不会报错，会静默产生未定义行为。该说法是否正确？有什么方法可以避免这种情况？

解答 #

问题1：调用基类print()且避免切片 #

• 显式类名限定调用：直接通过基类名限定函数调用，就能绕过虚函数的动态绑定机制，强制调用基类版本的print()。写法如下：

  p->Person::print();
  

  这种操作不会触发切片——切片是指将派生类对象赋值给基类对象时，派生类独有成员被截断的行为，这里仅调用基类成员函数，没有对象赋值操作，完全不存在切片问题。
• 切片的性质：切片本身是标准定义的合法行为，不属于未定义行为。当把Employee对象赋值给Person对象时，只会保留基类部分的成员，派生类的_salary会被丢弃，这是C++标准明确规定的行为。

问题2：非多态类使用dynamic_cast的行为 #

• 教授的说法是正确的。根据C++标准，dynamic_cast仅允许用于多态类型（即包含至少一个虚函数的类）。若对非多态类使用dynamic_cast，属于未定义行为——程序可能崩溃、输出异常结果，或看似正常运行但行为不可预测，且编译器不强制报错（部分编译器会给出警告，但并非必须）。
• 避免方法：
  • 限定dynamic_cast的使用场景：仅对多态类使用该转换，通常建议将基类的析构函数设为虚函数，这既是多态类的必要条件，也是避免内存泄漏的良好编程习惯。
  • 替代方案：若类无需多态但必须转换，优先使用static_cast（需确保你明确知晓指针/引用的实际类型，保证转换安全）；或重新设计类结构，将其改为多态类以支持dynamic_cast的安全使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ProMike