C++基类引用指向派生类为何调用基类虚函数？异常切片疑问

问题1：为何指向派生类对象的基类类型引用会调用基类的虚函数？ #

正常情况下，基类引用指向派生类对象时，调用虚函数应该触发派生类的覆盖版本。如果实际调用了基类的虚函数，通常是以下原因之一：

• 基类函数未声明为virtual：如果基类的函数没有virtual修饰，调用会采用静态绑定，编译器根据引用的静态类型（基类）直接调用基类函数，无视实际指向的派生类对象。
• 派生类未正确覆盖虚函数：派生类的函数签名必须和基类虚函数完全一致（返回值支持协变、参数列表、const/volatile限定符等都要匹配），否则派生类的函数是全新的独立函数，不构成覆盖。比如基类函数是virtual void func() const，派生类写成void func()，就不会覆盖基类的虚函数。
• 覆盖失败未被发现：如果没有使用override关键字强制检查覆盖，签名不匹配的错误可能被隐藏，导致程序依然调用基类函数。

问题2：异常抛出中throw e与throw *p的类型表现差异 #

代码片段 #

// exception constructor
#include <iostream>  // std::cout
#include <exception> // std::exception
#include <cxxabi.h>

#define PRINT_TYPENAME(f) std::cout << abi::__cxa_demangle(typeid(f).name(), 0, 0, &status) << std::endl;

struct ooops : std::exception
{
    const char *what() const noexcept { return "Ooops!\n"; }
};

int main()
{
    ooops e;
    std::exception *p = &e;

    // demangle the typeid
    char *realname;
    int status;
    PRINT_TYPENAME(p);
    PRINT_TYPENAME(*p);

    try
    {
        throw e; // throwing copy-constructs: ooops(e)
    }
    catch (std::exception &ex)
    {
        std::cout << ex.what();
    }
    try
    {
        throw *p; // throwing copy-constructs: std::exception(*p)
    }
    catch (std::exception &ex)
    {
        std::cout << ex.what();
    }
    return 0;
}

输出 #

std::exception*
ooops
Ooops!
std::exception

差异原因分析 #

1. typeid(*p)输出ooops的原因：
   std::exception是含有虚函数的多态类，typeid作用于多态类的左值表达式时，会动态识别对象的实际类型，所以*p虽然静态类型是std::exception，但实际指向ooops对象，因此typeid(*p)返回ooops的类型信息。

2. throw e与throw *p的差异：
   C++中抛出异常时，会根据表达式的静态类型创建异常对象，这会触发对象切片：

• throw e：e的静态类型和动态类型都是ooops，因此创建的异常对象是ooops类型。catch块中用std::exception&捕获时，由于多态特性，调用的是ooops重写的what()，输出Ooops!。
• throw *p：*p的静态类型是std::exception，即使它实际指向ooops对象，编译器也会按std::exception类型复制对象，切片掉派生类ooops的部分，最终异常对象是std::exception类型。此时catch块调用的是基类的what()，输出std::exception。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者pikalee