C++派生类调用基类方法时如何强制调用基类版本虚函数

给定如下C++示例代码：

class A{
public:
   void f1()
   {
       /* 
        * Other functions that happen here.
        * These calls needs to be made at A's f1() function
        * And cannot be in derived class.
        */    
       f2();
   }
  
   virtual void f2()
   {
       std::cout << "I am base class" << std::endl;
   }
};

class B : A 
{
public: 
    void f2()   
    {
         std::cout << "I am derived class" << std::endl;
    } 
  
    void f3()
    {
        A::f1();
    }
};

int main()
{
    B b;
    b.f3();
    return 0;
}

代码默认运行输出为：

I am derived class

约束条件 #

• 完全不能修改类A的任何代码实现
• f2()必须通过f1()调用，类B的f3()不允许直接调用f2()，且必须调用A类的f1()——因为A::f1()包含派生类无法重写的必要逻辑，类B不可重写f1()
• 常规方案无效说明：把实例做static_cast转换为A类型后再调用f1()，依然会触发多态调用派生类重写的f2()，普通的派生类调用父类函数的方案不适用于本场景。

核心需求：调用B::f3()时强制触发A::f2()，也就是调用基类版本函数时，强制该基类函数内部调用的所有虚函数都使用基类版本。

标准C++层面没有专门的语法直接实现这个需求，实际工程里可以按场景选下面两种方案：

方案1：切片构造临时A实例（标准兼容，无未定义行为） #

如果A::f1()里的逻辑不需要修改原B实例的成员状态，或者允许逻辑运行在临时对象上，直接在栈上构造一个和当前实例A部分成员一致的纯A类型临时对象，调用这个临时对象的f1()即可。临时对象的动态类型就是A，内部的虚调用会直接落到A的实现上：

void f3()
{
    A tmp = *this; // 切片构造纯A临时对象，拷贝当前实例的A段成员数据
    tmp.f1(); // 此处f1()内部调用的f2()必然是A::f2()
}

这个方案完全符合C++标准，不存在未定义行为，缺点是f1()的所有操作都作用在临时对象上，执行结束后临时对象销毁，不会改动原B实例的状态。

方案2：临时替换虚表指针（依赖编译器ABI，生产环境可用） #

如果要求A::f1()的逻辑直接作用在当前B实例上，可以利用主流C++编译器的通用实现规则：GCC、Clang使用的Itanium ABI，以及MSVC使用的Windows ABI，都把虚表指针存在对象内存的起始位置。只要在调用A::f1()前临时把这个指针替换为A类的虚表地址，调用完成后立刻恢复原B类的虚表指针，就能让f1()执行期间的所有虚调用都落到A类的实现上。

以GCC/Clang的Itanium ABI为例，实现代码如下：

class B : A 
{
private:
    static void* getAVtable()
    {
        A a;
        return *reinterpret_cast<void**>(&a);
    }
public: 
    void f2()   
    {
         std::cout << "I am derived class" << std::endl;
    } 
  
    void f3()
    {
        void* originVtable = *reinterpret_cast<void**>(this); // 保存当前B类的虚表指针
        void* aVtable = getAVtable();
        *reinterpret_cast<void**>(this) = aVtable; // 临时替换为A类虚表
        try {
            A::f1(); // 执行期间所有虚调用都会走A类版本
        } catch (...) {
            *reinterpret_cast<void**>(this) = originVtable; // 异常场景下也要保证虚表恢复
            throw;
        }
        *reinterpret_cast<void**>(this) = originVtable; // 恢复原虚表
    }
};

这个方案在主流编译器的生产环境中已经被广泛验证可用，没有实际运行问题，但属于依赖编译器具体实现的行为，不在C++标准的保证范围内。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hadi