解析：为什么 C++ 规范不允许在构造函数中调用虚函数？深入探讨对象‘半成品’状态的本质

各位同学，大家好。今天我们将来深入探讨C++语言中一个看似简单却蕴含深刻设计哲理的规则：为什么C++标准不允许在构造函数中调用虚函数？这个问题触及了C++对象模型的核心，特别是对象在构造过程中的“半成品”状态。理解这一规则，不仅能帮助我们避免潜在的陷阱，更能深化我们对C++多态性、继承和对象生命周期的理解。

引言：一个常见但危险的误解

在C++的继承体系中，虚函数（virtual functions）是实现运行时多态的关键机制。它们允许我们通过基类指针或引用调用派生类的特定实现，从而实现“一个接口，多种实现”的强大能力。然而，当你尝试在基类的构造函数中调用一个虚函数时，你会发现，即使派生类重写了这个虚函数，调用的仍然是基类的版本。更进一步，C++标准明确规定，在构造函数或析构函数中对虚函数的调用，其行为是确定的——它总是调用当前正在构造或析构的类（或其基类）的版本，而不是最终派生类的版本。这与我们通常对虚函数“运行时绑定”的认知似乎有所冲突，但实际上，这正是C++为了保证对象完整性和类型安全而做出的精妙设计。

我们将从C++对象构造的基本原理出发，逐步揭示虚函数的机制，最终解释为何在构造函数中调用虚函数会导致语义上的不一致和潜在的危险，并探讨在需要类似行为时应采用的替代方案。

一、C++对象构造的基石：继承与构造顺序

要理解构造函数中虚函数的行为，我们首先需要回顾C++中对象的构造过程，特别是涉及继承时的情况。

1.1 继承层次与对象结构

在C++中，当一个类从另一个类继承时，派生类对象实际上包含了基类对象的所有成员（包括数据成员和函数成员），并在此基础上增加了自己的成员。可以把派生类对象想象成一个嵌套结构，其中基类部分是“内部”的，派生类部分是“外部”的。

class Base {
public:
    int base_data;
    Base(int bd) : base_data(bd) {
        std::cout << "Base::Base(" << bd << ") called." << std::endl;
    }
    ~Base() {
        std::cout << "Base::~Base() called." << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    int derived_data;
    Derived(int bd, int dd) : Base(bd), derived_data(dd) {
        std::cout << "Derived::Derived(" << bd << ", " << dd << ") called." << std::endl;
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived::~Derived() called." << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d(10, 20);
    // 输出将展示构造顺序
    return 0;
}

输出：

Base::Base(10) called.
Derived::Derived(10, 20) called.
Derived::~Derived() called.
Base::~Base() called.

从输出我们可以清晰地看到，当Derived对象被创建时，首先调用的是Base类的构造函数，然后才调用Derived类的构造函数。析构函数的调用顺序则完全相反。

1.2 构造函数的执行顺序：自底向上

这个“自底向上”的构造顺序是C++对象模型的核心原则之一：

1. 虚基类（如果有）： 如果存在虚基类，它们会首先被最派生类的构造函数初始化一次。
2. 直接非虚基类： 按照它们在派生类声明中出现的顺序进行初始化。
3. 成员对象： 按照它们在类中声明的顺序进行初始化。
4. 当前类的构造函数体： 在上述所有初始化完成后，当前类的构造函数体才开始执行。

这个顺序至关重要，因为它意味着在任何一个类的构造函数体执行时，其所有直接基类和成员对象都已经完成了初始化。但是，派生类部分尚未初始化。

考虑一个更复杂的继承链：GrandDerived -> Derived -> Base。
当GrandDerived对象被构造时：

1. Base的构造函数执行。
2. Derived的构造函数执行。
3. GrandDerived的构造函数执行。

在Base构造函数执行期间，对象仅“是”一个Base对象。Derived和GrandDerived的部分还没有被构造，它们的数据成员也都没有被初始化。

1.3 构造函数初始化列表

初始化列表是C++构造函数中一个非常重要的概念。它允许我们在构造函数体执行之前，对基类子对象和非静态数据成员进行初始化。

class Base {
protected:
    int base_val;
public:
    Base(int val) : base_val(val) {
        std::cout << "Base constructor, base_val = " << base_val << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
private:
    double derived_val;
public:
    // 在这里，Base(b_val) 是通过初始化列表调用基类构造函数
    // derived_val(d_val) 是通过初始化列表初始化成员
    Derived(int b_val, double d_val) : Base(b_val), derived_val(d_val) {
        std::cout << "Derived constructor, derived_val = " << derived_val << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d(100, 3.14);
    return 0;
}

输出：

Base constructor, base_val = 100
Derived constructor, derived_val = 3.14

这再次强调了在Derived构造函数体执行之前，Base子对象和derived_val成员已经完成初始化。

二、虚函数机制：实现运行时多态

虚函数是C++实现运行时多态（或动态多态）的核心机制。它允许我们通过基类的接口来操作不同派生类的对象，并在运行时根据对象的实际类型来调用相应的成员函数。

2.1 运行时多态的基石

想象一个图形绘制程序，我们可能有Shape基类，以及Circle、Rectangle等派生类。每个形状都有一个draw()方法，但具体的绘制逻辑不同。通过虚函数，我们可以将所有形状存储在一个Shape*或Shape&的容器中，然后遍历并调用它们的draw()方法，而无需知道每个对象的具体类型。

class Shape {
public:
    virtual void draw() const {
        std::cout << "Drawing a generic Shape." << std::endl;
    }
    virtual ~Shape() {} // 虚析构函数很重要！
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Circle." << std::endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a Rectangle." << std::endl;
    }
};

void render(const Shape* s) {
    s->draw(); // 运行时多态在这里发生
}

int main() {
    Circle c;
    Rectangle r;
    Shape* shapes[] = {&c, &r};

    for (const auto* s : shapes) {
        render(s);
    }
    return 0;
}

输出：

Drawing a Circle.
Drawing a Rectangle.

这正是虚函数的神奇之处：render函数并不知道它接收到的是Circle还是Rectangle，但它总是能调用到正确（最派生）的draw()实现。

2.2 虚函数表（VTable）和虚指针（VPtr）

C++编译器通常通过虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）来实现虚函数机制。

• VTable (Virtual Table): 每个带有虚函数的类（或其基类带有虚函数）都会有一个静态的虚函数表。这个表是一个函数指针数组，其中每个元素都指向该类中对应虚函数的实现。如果派生类重写了基类的虚函数，那么在派生类的vtable中，相应的位置会存放派生类版本的函数指针；如果未重写，则存放基类版本的函数指针。
• VPtr (Virtual Pointer): 每个拥有虚函数的对象都会在其内存布局中含有一个隐藏的指针，即虚指针vptr。这个vptr在对象构造时被初始化，并指向该对象所属类的vtable。

当通过基类指针或引用调用虚函数时（例如s->draw()）：

1. 编译器通过s找到对象的vptr。
2. vptr指向对象的vtable。
3. 在vtable中找到对应虚函数（draw()）的索引。
4. 通过该索引获取函数指针并执行该函数。

这个过程在运行时完成，因此被称为运行时多态或动态绑定。

表格：虚函数表和虚指针的示意

概念	描述	存在位置
VTable	静态的函数指针数组，存放类中虚函数的地址。每个类一个。	程序的只读数据段
VPtr	隐藏的对象成员，指向其所属类的VTable。每个对象一个。	对象实例的内存布局

2.3 vptr的生命周期和更新

vptr的初始化和更新是理解构造函数中虚函数行为的关键：

1. 当一个对象被构造时，其vptr会在每个基类构造函数执行之前被设置为指向当前正在构造的那个基类的vtable。
2. 当一个基类构造函数执行完毕，准备进入下一个派生类的构造函数时，vptr会被更新，使其指向下一个派生类的vtable。
3. 最终，当最派生类的构造函数完成时，vptr将指向最派生类的vtable。

这意味着，在一个类的构造函数执行期间，对象的vptr指向的是当前正在构造的那个类的vtable，而不是最终派生类的vtable。

三、对象“半成品”状态的本质

现在，我们把前面两部分知识结合起来，深入探讨对象在构造函数执行期间的“半成品”状态。

3.1 构造阶段的对象身份

当一个Derived对象被创建时，其构造过程可以被看作是分阶段进行的。

• 阶段1：Base构造函数执行。 在这个阶段，对象仅仅是Base类型的一部分被初始化了。Derived类型特有的数据成员尚未初始化，Derived构造函数也尚未执行。从C++的视角来看，此时的对象，其动态类型就是Base。
• 阶段2：Derived构造函数执行。 Base部分已经完全构造，Derived特有的数据成员通过初始化列表被初始化，然后Derived构造函数体开始执行。此时，对象的动态类型才真正成为Derived。

这个“阶段性身份”是理解问题的核心。在Base构造函数运行时，你不能指望一个Derived对象已经完全准备好。

3.2 vptr在构造期间的特殊行为

为了保证类型安全和避免对未初始化内存的访问，C++标准规定：在构造函数或析构函数中调用虚函数，其行为是被限制的，它总是会解析到当前正在构造或析构的那个类（或其基类）的实现。

这背后的机制就是vptr的动态更新。

• 当Derived对象开始构造时，首先进入Base的构造函数。
• 在Base构造函数体执行之前，Derived对象的vptr会被临时设置为指向Base类的vtable。
• 在Base构造函数体内部，任何对虚函数的调用都将通过这个指向Basevtable的vptr进行调度。因此，即使Derived重写了该虚函数，调用的也是Base的版本。
• 当Base构造函数完成，即将进入Derived构造函数时，vptr会被更新，指向Derived类的vtable。
• 在Derived构造函数体内部，对虚函数的调用将通过指向Derivedvtable的vptr进行调度，从而调用Derived的版本。

我们用一个表格来清晰地展示vptr在对象构造过程中的状态变化：

构造阶段	this指针的类型	对象的动态类型（根据vptr）	虚函数调用解析到…
Base构造函数执行中	Base*	Base	Base的虚函数实现
Derived构造函数执行中	Derived*	Derived	Derived的虚函数实现
main函数中（对象已完全构造）	Derived*	Derived	Derived的虚函数实现

这个行为是C++语言设计者深思熟虑的结果，旨在防止在对象未完全形成时，派生类代码访问到未初始化或不一致的状态。

四、为什么不允许在构造函数中调用虚函数（按预期行为）

现在我们可以更具体地探讨，为什么如果允许在构造函数中“正常”地调用虚函数（即调用最派生类的版本），会带来哪些问题。

4.1 语义上的不一致与逻辑错误

预期： 开发者可能期望在基类构造函数中调用虚函数时，能像在完全构造的对象上一样，调用到最派生类的实现。
现实： C++的实际行为是调用当前正在构造的基类的实现。

这种差异本身就可能导致逻辑错误。开发者可能基于对虚函数的一般理解，错误地认为会调用派生类版本，从而导致程序行为与预期不符。

#include <iostream>
#include <string>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base::Base() called." << std::endl;
        // 在基类构造函数中调用虚函数
        log_type(); 
    }

    virtual void log_type() const {
        std::cout << "  I am a Base object." << std::endl;
    }

    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base::~Base() called." << std::endl;
        // 在基类析构函数中调用虚函数
        log_type(); 
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() : Base() {
        std::cout << "Derived::Derived() called." << std::endl;
        // 在派生类构造函数中调用虚函数
        log_type(); 
    }

    void log_type() const override {
        std::cout << "  I am a Derived object." << std::endl;
    }

    ~Derived() {
        std::cout << "Derived::~Derived() called." << std::endl;
        // 在派生类析构函数中调用虚函数
        log_type(); 
    }
};

int main() {
    std::cout << "Constructing Derived object:" << std::endl;
    Derived d;
    std::cout << "nObject fully constructed, calling log_type():" << std::endl;
    d.log_type();
    std::cout << "nDestructing Derived object:" << std::endl;
    return 0;
}

输出：

Constructing Derived object:
Base::Base() called.
  I am a Base object.
Derived::Derived() called.
  I am a Derived object.

Object fully constructed, calling log_type():
  I am a Derived object.

Destructing Derived object:
Derived::~Derived() called.
  I am a Derived object.
Base::~Base() called.
  I am a Base object.

从输出可以看到：

• 在Base构造函数中，log_type()调用的是Base::log_type()。
• 在Derived构造函数中，log_type()调用的是Derived::log_type()。
• 在main函数中，对象完全构造后，d.log_type()调用的是Derived::log_type()。
• 在Derived析构函数中，log_type()调用的是Derived::log_type()。
• 在Base析构函数中，log_type()调用的是Base::log_type()。

这个例子完美地展示了vptr在构造和析构过程中的动态变化。在Base构造和析构阶段，对象被视为Base类型；在Derived构造和析构阶段，对象被视为Derived类型。

4.2 访问未初始化成员的风险

如果C++允许在基类构造函数中调用派生类重写的虚函数，那么派生类的虚函数可能会尝试访问其自身的成员变量，而这些成员变量在基类构造函数执行时是尚未初始化的。这将导致不可预测的行为，即未定义行为（Undefined Behavior, UB），这是C++中最危险的情况之一。

#include <iostream>
#include <string>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base::Base() called." << std::endl;
        // 假设这里能调用到 Derived::print_info()
        // 但此时 derived_name_length 尚未初始化
        print_info(); 
    }

    virtual void print_info() const {
        std::cout << "  Base info: No specific name." << std::endl;
    }

    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
private:
    std::string derived_name;
    size_t derived_name_length; // 这个成员是在 Derived 构造函数中初始化的

public:
    Derived(const std::string& name) : derived_name(name) {
        // derived_name_length 在此处初始化
        derived_name_length = derived_name.length(); 
        std::cout << "Derived::Derived() called with name: " << derived_name << std::endl;
    }

    void print_info() const override {
        // 如果在 Base 构造函数中调用此函数，
        // derived_name_length 将是未初始化的，访问它会导致 UB。
        std::cout << "  Derived info: Name = " << derived_name 
                  << ", Length = " << derived_name_length << std::endl;
    }

    ~Derived() {}
};

int main() {
    std::cout << "Attempting to construct Derived object:" << std::endl;
    Derived d("MyDerivedObject");
    std::cout << "nObject fully constructed, calling print_info():" << std::endl;
    d.print_info();
    return 0;
}

输出（基于实际的C++行为）：

Attempting to construct Derived object:
Base::Base() called.
  Base info: No specific name.
Derived::Derived() called with name: MyDerivedObject

Object fully constructed, calling print_info():
  Derived info: Name = MyDerivedObject, Length = 15

在这个例子中，由于C++的规则，Base构造函数调用的是Base::print_info()，所以没有访问到Derived的未初始化成员。但试想，如果规则允许它调用Derived::print_info()，那么在Base构造函数执行时，derived_name_length尚未被初始化（它在Derived构造函数体之前被赋值）。访问一个未初始化的局部变量或成员变量是典型的未定义行为，可能导致程序崩溃、数据损坏或产生错误的结果。

4.3 对象状态的不确定性

虚函数通常依赖于对象的完整状态来执行其逻辑。如果允许在基类构造函数中调用派生类虚函数，就意味着派生类虚函数必须能够处理一个“不完整”的对象状态。这会大大增加程序设计的复杂性，并使得推理对象行为变得困难。

4.4 语言设计者的权衡与安全性

C++语言的设计哲学之一是提供强大的功能，同时尽可能保证类型安全和防止未定义行为。在构造函数和析构函数中限制虚函数的行为，正是这种哲学的一个体现。它牺牲了一点点“灵活性”（即在基类构造时就能完全多态），换来了巨大的安全性和可预测性。

总结一下，在构造函数中“正常”调用虚函数（即调用最派生类版本）的危害：

1. 访问未初始化数据： 派生类虚函数可能依赖于派生类成员，而这些成员在基类构造阶段尚未初始化。
2. 不完整的对象状态： 派生类虚函数可能依赖于派生类构造函数所建立的某些约定或状态，这些在基类构造阶段尚未建立。
3. 语义混淆： 导致开发者对虚函数行为的误解，增加了程序出错的可能性。

五、替代方案与最佳实践

既然不能在构造函数中依赖虚函数的多态性，那么当我们确实需要在对象完全构建后执行一些基于多态性的初始化逻辑时，应该如何处理呢？

5.1 初始化函数（init() 方法）

最常见的替代方案是引入一个单独的初始化函数（例如 init()），在对象完全构造之后，显式地调用它。这个 init() 函数可以是一个虚函数，或者内部调用虚函数。

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory> // For std::unique_ptr

class Base {
protected:
    int id;
public:
    Base(int _id) : id(_id) {
        std::cout << "Base::Base(" << id << ") called." << std::endl;
    }

    // 虚初始化函数
    virtual void initialize() {
        std::cout << "  Base::initialize() called. ID: " << id << std::endl;
        // 可以在这里执行一些通用的基类初始化逻辑
    }

    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base::~Base() called. ID: " << id << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
private:
    std::string name;
public:
    Derived(int _id, const std::string& _name) : Base(_id), name(_name) {
        std::cout << "Derived::Derived(" << id << ", " << name << ") called." << std::endl;
    }

    void initialize() override {
        Base::initialize(); // 调用基类的初始化逻辑
        std::cout << "  Derived::initialize() called. Name: " << name << std::endl;
        // 可以在这里执行一些派生类特有的初始化逻辑，此时所有成员都已初始化
        if (name.empty()) {
            std::cerr << "Warning: Derived object has empty name!" << std::endl;
        }
    }

    ~Derived() {
        std::cout << "Derived::~Derived() called. Name: " << name << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::cout << "--- Direct construction and manual init ---" << std::endl;
    Derived d(1, "TestObject"); // 对象构造完成
    d.initialize();             // 手动调用初始化函数

    std::cout << "n--- Using a factory function for safer init ---" << std::endl;
    // 更好的做法是使用工厂函数来封装构造和初始化
    auto create_object = [](int id, const std::string& name) -> std::unique_ptr<Base> {
        auto obj = std::make_unique<Derived>(id, name);
        obj->initialize(); // 在工厂函数中确保对象被正确初始化
        return obj;
    };

    std::unique_ptr<Base> p = create_object(2, "FactoryObject");
    p->initialize(); // 再次调用，只是为了展示，实际可能不需要
    std::cout << "n--- End of main ---" << std::endl;
    return 0;
}

输出：

--- Direct construction and manual init ---
Base::Base(1) called.
Derived::Derived(1, TestObject) called.
  Base::initialize() called. ID: 1
  Derived::initialize() called. Name: TestObject

--- Using a factory function for safer init ---
Base::Base(2) called.
Derived::Derived(2, FactoryObject) called.
  Base::initialize() called. ID: 2
  Derived::initialize() called. Name: FactoryObject
  Base::initialize() called. ID: 2
  Derived::initialize() called. Name: FactoryObject

--- End of main ---
Derived::~Derived() called. Name: FactoryObject
Base::~Base() called. ID: 2
Derived::~Derived() called. Name: TestObject
Base::~Base() called. ID: 1

优点： 简单直观，可以实现多态初始化。
缺点： 引入两阶段构造，用户必须记住调用initialize()。如果忘记调用，对象将处于未完全初始化的状态，这可能会导致错误。

5.2 工厂函数

为了解决两阶段构造的缺点，我们可以使用工厂函数（或工厂方法）来封装对象的创建和初始化过程。工厂函数负责创建对象，调用其initialize()方法，然后返回一个完全初始化的对象。

// 参见上面代码中的 create_object lambda 示例。
// 一个更标准的工厂函数可能如下：
std::unique_ptr<Base> createDerived(int id, const std::string& name) {
    auto obj = std::make_unique<Derived>(id, name);
    obj->initialize(); // 在这里确保初始化被调用
    return obj;
}

// 在 main 中使用：
// std::unique_ptr<Base> p = createDerived(3, "AnotherFactoryObject");
// p->initialize(); // 通常这里就不需要再次调用了，因为工厂已经完成了

优点：

• 保证对象在返回给调用者时已经完全初始化。
• 将对象的创建和初始化逻辑封装起来，提供更清晰的接口。
• 可以返回基类指针，实现多态创建。
  缺点：
• 增加了代码量（需要编写工厂函数）。
• 在某些情况下，如果对象是栈上的，可能无法使用工厂函数（因为工厂通常返回堆分配的对象）。

5.3 NVI (Non-Virtual Interface) 模式

NVI模式是一种设计模式，它建议将虚函数声明为protected或private，并通过一个公共的、非虚的函数来调用它们。这个非虚函数可以在调用虚函数之前执行一些前置条件检查、通用逻辑或后置处理。

#include <iostream>
#include <string>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base::Base() called." << std::endl;
    }

    // 公共的非虚接口
    void process_data() {
        std::cout << "  Base::process_data() (NVI) called." << std::endl;
        // 可以执行一些通用逻辑
        do_process_internal(); // 调用虚函数
    }

    virtual ~Base() {}

protected:
    // 保护的虚函数，供派生类重写
    virtual void do_process_internal() {
        std::cout << "    Base::do_process_internal() called." << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
private:
    std::string data;
public:
    Derived(const std::string& d) : data(d) {
        std::cout << "Derived::Derived() called with data: " << data << std::endl;
    }

protected:
    void do_process_internal() override {
        std::cout << "    Derived::do_process_internal() called with data: " << data << std::endl;
        // 派生类特有的处理逻辑
    }

    ~Derived() {}
};

int main() {
    Derived d("SomeData");
    d.process_data(); // 调用非虚接口，它会多态地调用 do_process_internal()
    return 0;
}

输出：

Base::Base() called.
Derived::Derived() called with data: SomeData
  Base::process_data() (NVI) called.
    Derived::do_process_internal() called with data: SomeData

NVI模式本身并不能解决在构造函数中调用虚函数的问题，因为process_data()也应该在对象完全构造后才调用。但它提供了一种结构化的方式来管理多态行为，确保虚函数在受控的环境中被调用。如果我们的initialize()函数需要执行一些公共的前置或后置逻辑，NVI模式就非常适用。

5.4 将所需数据作为参数传递

如果基类构造函数需要某些信息，而这些信息通常是由派生类提供（或者在派生类构造时才能确定），那么最好的方法是将这些信息作为参数传递给基类构造函数。

#include <iostream>
#include <string>

class Base {
private:
    std::string config_name;
public:
    // 基类构造函数直接接收所需信息
    Base(const std::string& name) : config_name(name) {
        std::cout << "Base::Base() called. Config name: " << config_name << std::endl;
        // 此时 config_name 已经有效
        // 可以在这里使用 config_name 进行一些基类初始化
    }
    virtual ~Base() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    // Derived 构造函数获取信息，并将其传递给 Base 构造函数
    Derived(const std::string& specific_name) : Base(specific_name + "_Config") {
        std::cout << "Derived::Derived() called." << std::endl;
    }
    ~Derived() {}
};

int main() {
    Derived d("MyDevice");
    return 0;
}

输出：

Base::Base() called. Config name: MyDevice_Config
Derived::Derived() called.

优点：

• 保证基类在构造时就拥有所有必要的信息。
• 避免了虚函数在构造函数中的复杂性。
• 清晰地表明了数据依赖关系。
  缺点：
• 如果派生类需要计算或获取复杂的数据才能传递给基类，可能导致派生类构造函数过于复杂。

六、高级考量与总结

6.1 析构函数中的虚函数行为

与构造函数类似，在析构函数中调用虚函数也具有相同的限制。当一个对象开始析构时，析构函数的调用顺序是自顶向下的（先派生类，后基类）。在基类的析构函数执行期间，对象的vptr会指向基类的vtable。这意味着在基类析构函数中调用的虚函数，将解析到基类或已完成析构的中间基类的实现。

这是为了安全考虑：在派生类析构函数执行完毕后，派生类的成员可能已经被销毁或处于无效状态。如果基类析构函数还能调用到派生类的虚函数，那么该函数可能会尝试访问已销毁的派生类成员，从而导致未定义行为。

6.2 虚继承与构造

虚继承（virtual public）引入了额外的复杂性，主要在于它确保共享的虚基类只被最派生类构造一次。然而，对于虚函数在构造函数中的行为，基本原理依然适用：在任何一个类的构造函数执行期间，对象的动态类型（由vptr决定）就是当前正在构造的那个类，而不是最终的派生类型。

6.3 异常与构造函数

如果构造函数抛出异常，那么只有那些已经完全构造的子对象（包括基类子对象和成员对象）会被正确地析构。那些尚未完成构造的子对象，其析构函数不会被调用。这进一步强调了对象在构造过程中状态的不确定性。

结语

C++不允许在构造函数中以多态方式调用虚函数，这一规则并非语言的缺陷，而是其深思熟虑的设计选择，旨在保障类型安全和防止在对象“半成品”状态下访问未初始化资源。通过理解对象构造的自底向上顺序、vptr在构造期间的动态变化以及“半成品”对象的身份限制，我们可以清晰地看到这一规则的必要性。

当我们确实需要在对象完全构建后执行依赖多态性的初始化逻辑时，应当采用初始化函数、工厂函数或将所需数据作为参数传递等替代方案。这些模式不仅能有效解决问题，还能促使我们编写出更健壮、更易于理解和维护的C++代码。深入理解这些底层机制，是成为一名优秀C++程序员的必经之路。