Краткий ответ

При передаче производного объекта в параметр базового типа по значению создаётся отдельная копия только базовой части объекта. Дополнительные поля и поведение производного класса теряются — это называется срезкой объекта (object slicing).

Исторический контекст

Наследование в C++ совместимо с передачей объектов по значению: объект производного класса можно использовать там, где ожидается базовый. Такой подход сохраняет обычную семантику копирования, но при копировании в объект базового типа копируется только его базовый подобъект.

Это следствие сочетания двух моделей C++: статически определённого типа объекта и поддержки полиморфизма через ссылки и указатели. Значения предназначены для самостоятельного копирования, а динамический тип при этом не сохраняется.

Постановка проблемы

Срезка возникает, когда производный объект передают по значению в функцию, возвращают как базовый тип или помещают в контейнер значений базового типа. В результате теряются данные производного класса, а виртуальный вызов выполняется уже для объекта базового типа.

Это особенно опасно в коде, который рассчитывает на полиморфизм: функция формально принимает базовый класс, но фактически получает неполный объект. Ошибка может быть незаметной, если базовая и производная части пока дают одинаковый результат.

Подробное решение

При инициализации параметра базового типа из производного объекта вызывается конструктор копирования базового класса для копирования базового подобъекта. Новый объект имеет статический и динамический тип базового класса, поэтому его производная часть в нём отсутствует.

#include <iostream>

struct Base {
    virtual const char* kind() const { return "Base"; }
    virtual ~Base() = default;
};

struct Derived : Base {
    const char* kind() const override { return "Derived"; }
    int value = 42;
};

void inspect(Base object) {
    std::cout << object.kind();
}

int main() {
    Derived value;
    inspect(value); // Base
}

Вызов inspect(value) создаёт параметр object как отдельный объект Base. Поэтому виртуальный вызов object.kind() обращается к реализации Base, а поле value в параметре отсутствует.

Для сохранения полиморфизма используют ссылку или указатель: обычно const Base& для наблюдения, Base& для изменения, либо указатель с явной моделью владения. Контейнер std::vector<Base> также срезает производные объекты; для полиморфных объектов чаще применяют std::vector<std::unique_ptr<Base>>.

Ссылки и указатели не копируют объект, поэтому сохраняют его динамический тип. Однако они требуют отдельно решить вопросы времени жизни, владения и копируемости объектов; это главный компромисс по сравнению с простым хранением значений.

Ситуация из практики

В обработчике сообщений хранили сообщения в std::vector<BaseMessage>, хотя часть сообщений была представлена производными типами с дополнительными данными. При добавлении производных объектов в контейнер данные производных классов срезались, поэтому обработчик видел только базовые поля.

Рассматривались два варианта. Хранение std::vector<BaseMessage> было простым и безопасным по времени жизни, но не поддерживало полиморфизм. Хранение сырых указателей сохраняло динамический тип, однако создавало риск утечек и неопределённого времени жизни.

Выбрали std::vector<std::unique_ptr<BaseMessage>> с виртуальным деструктором у базового класса. Объекты сохраняли полный динамический тип, владение стало явным, а автоматическое освобождение памяти устранило риск утечек. Цена решения — динамическое выделение памяти и необходимость учитывать некопируемость std::unique_ptr.

Что кандидаты часто упускают

Сохраняется ли виртуальный вызов после передачи по значению?

Нет. После срезки параметр является самостоятельным объектом базового типа, поэтому виртуальная диспетчеризация работает относительно этого объекта и выбирает реализацию базового класса. Наличие виртуального метода само по себе не может восстановить уничтоженную производную часть.

Происходит ли срезка при передаче производного объекта по ссылке на базовый класс?

Нет, ссылка не создаёт новый объект базового типа. Она лишь связывается с базовым подобъектом исходного производного объекта, поэтому виртуальный вызов через такую ссылку видит динамический тип производного объекта. При этом ссылка не продлевает время жизни временного объекта, кроме специальных правил для const-ссылки, и не передаёт владение.

Можно ли безопасно хранить полиморфные объекты в контейнере значений базового типа?

Обычно нет: добавление производного объекта в std::vector<Base> создаёт элемент типа Base и срезает производную часть. Для полиморфной коллекции используют указатели или умные указатели, например std::unique_ptr<Base>; базовый класс должен иметь виртуальный деструктор, если объекты удаляются через указатель на базовый класс. Если нужна именно семантика значений, применяют явное клонирование, например виртуальную операцию, возвращающую новый полиморфный объект, но это усложняет интерфейс и управление копированием.