Считывание класса с виртуальным наследованием из бинарного файла

@Riderik · Регистрация: 24.07.2011

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Рассмотрим простой пример. Допустим есть класс А, и производный от него класс В. Наследование виртуальное (обязательно). Создадим объект класса В и запишем в бинарный файл. Сразу же считаем, выводим на экран - всё работает. Выходим из программы, снова заходим, считываем, пытаемся вывести на экран и получаем ошибку. Без виртуального наследования (с обыкновенным наследованием) ошибки не возникает. Ошибка на скринах. Код программы-примера:

C++

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <conio.h>
 
using namespace std;
 
class A
{
protected:
    int a;
public:
    A(int _a): a(_a) {}
};
 
 
class B: public virtual A
{
    int b;
public:
    B(int _a, int _b): A(_a), b(_b) {}
    void Show()
    {
        cout<<a<<" "<<b;
    }
};
    
int main()
{
    fstream iof("file",ios::in | ios::out | ios::binary);
    if( !iof.is_open() )
    {
        iof.clear();
        iof.open("file",ios::in | ios::out | ios::binary | ios::trunc);
    }
    
    B obj(1,1);
    char choice;
    while(true)
    {
        cout<<"\n1)Write"
            <<"\n2)Read"
            <<"\n3)Exit";
        choice=_getch();
        switch(choice)
        {
        case '1':
            iof.seekp(0,ios::end);
            iof.write(reinterpret_cast<char*>(&obj), sizeof(obj));
            break;
        case '2':
            iof.read(reinterpret_cast<char*>(&obj),sizeof(obj));
            cout<<"\nis Read: ";
            obj.Show();
            break;
        case '3':
            return 0;
        }
    }
}

Последовательность действий для получения ошибки:
1)Запускаем прогу
2)Выбираем 1 - Write
3)Выходим 3 - exit
4)Запускаем прогу
5)Выбираем 2 - Read

Кстати класс с виртуальным наследованием почему-то на 4 байта тяжелее, чем без него.
Может кто знает как исправить ошибку не убирая виртуальное наследование?

silent_1991 · 29.03.2012, 02:43

Как отработает такая функция main (в debug- и в release-конфигурации)?

C++

int main()
{
    fstream iof("file",ios::binary);
    if( !iof.is_open() )
    {
        iof.clear();
        iof.open("file",ios::binary);
    }
 
    B obj(1,1);
    char choice;
    while(true)
    {
        cout<<"\n1)Write"
            <<"\n2)Read"
            <<"\n3)Exit";
        choice=_getch();
        switch(choice)
        {
        case '1':
            iof.write(reinterpret_cast<char*>(&obj), sizeof(obj));
            break;
        case '2':
            iof.read(reinterpret_cast<char*>(&obj),sizeof(obj));
            cout<<"\nis Read: ";
            obj.Show();
            break;
        case '3':
            return 0;
        }
    }
}

@Riderik · 29.03.2012, 02:51 **[ТС]**

silent_1991, не считывает и не записывает

silent_1991 · 29.03.2012, 02:55

Riderik, странно, у меня ваш код в студии не считывал и не записывал. Правда в gcc как ваш, так и мой вариант отработал, причём как в одном сеансе записи, так и в разных. В студии мой вариант и в дебаге, и в релизе отработал. У меня есть вариант объяснения проблемы, но есть в нём небольшие нестыковки, да и проблему как таковую мне воспроизвести не удалось.

@Riderik · 29.03.2012, 03:02 **[ТС]**

Ну я пока что узнал, что это не POD класс, а значит он в памяти расположен не в одном месте, а может ссылаться на другие области и поэтому его нельзя писать и читать обычными write и read

silent_1991 · 29.03.2012, 03:30

Сообщение от Riderik

это не POD класс

Да, именно на этом основывается моё предположение.

Сообщение от Riderik

он в памяти расположен не в одном месте

Суть не в этом, а в том, что для не POD-типа нельзя делать предположений о том, как он располагается в памяти. Об этом ниже.
В объектах класса, который виртуально наследует базовый класс, располагается специальный указатель на таблицу виртуальных классов (именно классов, не функций). Эта таблица содержит константные смещения, которые помогают добраться до той области памяти внутри объекта данного класса, которая содержит подобъект базового класса (ведь все данные в иерархии хотя и структурированы, в памяти лежат последовательно в пределах объекта). Так вот, моя идея в том, что когда запись объекта в файл и чтение его из файла происходят в пределах одного сеанса, то мы сначала записываем данные (в том числе и указатель на таблицу виртуальных классов!) в файл, а потом тут же читаем данные (в том числе и указатель на таблицу виртуальных классов!) обратно в объект. Понятно, что в пределах одного сеанса таблица размещается в одной и той же области памяти, и записав адрес в файл и тут же считав его обратно, мы ничего не испортим. Однако если мы записали адрес в одном сеансе и считали в другом, то никто не гарантирует, что адреса эти будут совпадать (с другой стороны, по идее-то гарантирует, но об этом ниже). Поэтому при чтении файла в новом сеансе мы считываем адрес, который может быть совершенно левым, обращаемся в память по этому адресу и получаем по башке от системы, которая нас в эту память пускать категорически отказывается.
Однако нестыковка здесь вот в чём. Вся информация о таблице виртуальных классов известна уже на стадии компиляции. Значит, эту таблицу можно разместить статически (что обычно и делается). Значит, в пределах программы у неё всегда будет фиксированный адрес. Значит, нет никаких проблем сохранить этот адрес в одном сеансе, а считать в другом, адреса должны быть одинаковы. Что и показывает моя попытка воспроизвести вашу ошибку (вернее, неудача этой попытки). Получается, что это особенность именно вашего компилятора, или я что-то упустил или где-то ошибся...

Добавлено через 2 минуты
Но, как бы то ни было, нельзя так сериализовать объекты, строение которых не оговорено стандартом, потому как всё, что не оговорено, лежит на совести разработчиков компилятора, и реализация виртуального наследования может быть такой, как я описал, а может быть совершенно иной.

@ForEveR · 29.03.2012, 12:49

Вывод просто. Юзайте boost::serialization.

@Riderik 28 / 28 / 4 Регистрация: 24.07.2011 Сообщений: 171
	29.03.2012, 02:51 [ТС]	3
	silent_1991, не считывает и не записывает 0

silent_1991 5055 / 3115 / 271 Регистрация: 11.11.2009 Сообщений: 7,044
	29.03.2012, 02:55	4
	Riderik, странно, у меня ваш код в студии не считывал и не записывал. Правда в gcc как ваш, так и мой вариант отработал, причём как в одном сеансе записи, так и в разных. В студии мой вариант и в дебаге, и в релизе отработал. У меня есть вариант объяснения проблемы, но есть в нём небольшие нестыковки, да и проблему как таковую мне воспроизвести не удалось. 0

@Riderik 28 / 28 / 4 Регистрация: 24.07.2011 Сообщений: 171
	29.03.2012, 03:02 [ТС]	5
	Ну я пока что узнал, что это не POD класс, а значит он в памяти расположен не в одном месте, а может ссылаться на другие области и поэтому его нельзя писать и читать обычными write и read 0

silent_1991 5055 / 3115 / 271 Регистрация: 11.11.2009 Сообщений: 7,044
	29.03.2012, 03:30	6
	Сообщение от Riderik это не POD класс Да, именно на этом основывается моё предположение. Сообщение от Riderik он в памяти расположен не в одном месте Суть не в этом, а в том, что для не POD-типа нельзя делать предположений о том, как он располагается в памяти. Об этом ниже. В объектах класса, который виртуально наследует базовый класс, располагается специальный указатель на таблицу виртуальных классов (именно классов, не функций). Эта таблица содержит константные смещения, которые помогают добраться до той области памяти внутри объекта данного класса, которая содержит подобъект базового класса (ведь все данные в иерархии хотя и структурированы, в памяти лежат последовательно в пределах объекта). Так вот, моя идея в том, что когда запись объекта в файл и чтение его из файла происходят в пределах одного сеанса, то мы сначала записываем данные (в том числе и указатель на таблицу виртуальных классов!) в файл, а потом тут же читаем данные (в том числе и указатель на таблицу виртуальных классов!) обратно в объект. Понятно, что в пределах одного сеанса таблица размещается в одной и той же области памяти, и записав адрес в файл и тут же считав его обратно, мы ничего не испортим. Однако если мы записали адрес в одном сеансе и считали в другом, то никто не гарантирует, что адреса эти будут совпадать (с другой стороны, по идее-то гарантирует, но об этом ниже). Поэтому при чтении файла в новом сеансе мы считываем адрес, который может быть совершенно левым, обращаемся в память по этому адресу и получаем по башке от системы, которая нас в эту память пускать категорически отказывается. Однако нестыковка здесь вот в чём. Вся информация о таблице виртуальных классов известна уже на стадии компиляции. Значит, эту таблицу можно разместить статически (что обычно и делается). Значит, в пределах программы у неё всегда будет фиксированный адрес. Значит, нет никаких проблем сохранить этот адрес в одном сеансе, а считать в другом, адреса должны быть одинаковы. Что и показывает моя попытка воспроизвести вашу ошибку (вернее, неудача этой попытки). Получается, что это особенность именно вашего компилятора, или я что-то упустил или где-то ошибся... Добавлено через 2 минуты Но, как бы то ни было, нельзя так сериализовать объекты, строение которых не оговорено стандартом, потому как всё, что не оговорено, лежит на совести разработчиков компилятора, и реализация виртуального наследования может быть такой, как я описал, а может быть совершенно иной. 2

@ForEveR В астрале 8049 / 4806 / 655 Регистрация: 24.06.2010 Сообщений: 10,562
	29.03.2012, 12:49	7
	Вывод просто. Юзайте boost::serialization. 0