一个由非虚函数导致的隐藏Bug：窗口显示异常问题排查与解决

问题背景

在基于FreeRTOS的嵌入式GUI系统中，从充电界面切换回普通界面时，菜单窗口无法正常显示。虽然日志显示 setVisible(TRUE) 被调用，但菜单界面仍然不可见。

问题现象

通过日志分析发现：

复制代码

onWinCtrl: MenuWin - final setVisible(1)

onWinCtrl 中菜单窗口被设置为可见，但界面未显示。进一步调试发现，MenuWindow::setVisible() 中的关键逻辑（恢复子菜单状态）没有被执行。

问题分析

代码结构

cpp 复制代码

// BaseWindow.h
class BaseWindow {
public:
    void setVisible(boolean bShow);  // 注意：不是虚函数
    // ...
};

// MenuWindow.h
class MenuWindow : public BaseWindow {
public:
    void setVisible(boolean bVisible);  // 重写基类方法
    // ...
};

// MenuWindow.cpp
void MenuWindow::setVisible(boolean bVisible) {
    BaseWindow::setVisible(bVisible);
    
    if (!bVisible) {
        // 隐藏所有子菜单
        // ...
        return;
    }
    
    // 关键逻辑：恢复当前选中的子菜单
    MenuSubWindow* target = m_pCurrentSubWin;
    if (target == nullptr) {
        target = GetSubWindowByType(s_s32CurSelectionId);
        m_pCurrentSubWin = target;
    }
    
    if (target != nullptr) {
        target->ShowImmediate();  // 这个调用没有被执行！
    }
}

调用路径

在 MainWindow::onWinCtrl() 中：

cpp 复制代码

BaseWindow **pstWin = gstWinCtrlMap[s32Loop].pstWin;  // BaseWindow** 类型
// ...
(*pstWin)->setVisible(bShowFlag);  // 通过基类指针调用

根本原因

C++ 多态机制要求：

基类方法必须是虚函数（virtual）
通过基类指针或引用调用

当 BaseWindow::setVisible() 不是虚函数时：

通过 BaseWindow* 指针调用，会调用 BaseWindow::setVisible()
即使子类重写了该方法，也不会被调用
这是函数隐藏（Function Hiding），不是多态

技术细节

cpp 复制代码

// 情况1：非虚函数（当前代码）
BaseWindow* pWin = new MenuWindow(...);
pWin->setVisible(TRUE);  // 调用 BaseWindow::setVisible()

// 情况2：虚函数（修复后）
virtual void setVisible(boolean bShow);  // 基类声明为虚函数
BaseWindow* pWin = new MenuWindow(...);
pWin->setVisible(TRUE);  // 调用 MenuWindow::setVisible()

调试过程

1. 日志分析

发现 onWinCtrl 中调用了 setVisible(1)，但菜单未显示。

2. 添加调试日志

在 MenuWindow::setVisible() 中添加日志：

cpp 复制代码

void MenuWindow::setVisible(boolean bVisible) {
    SKLOG_I(("MenuWindow::setVisible(%d) called", bVisible));
    // ...
}

结果：该日志未出现，说明方法未被调用。

3. 确认调用路径

检查 onWinCtrl 中的调用：

cpp 复制代码

(*pstWin)->setVisible(bShowFlag);  // pstWin 是 BaseWindow**

由于 setVisible 不是虚函数，实际调用的是 BaseWindow::setVisible()，而不是 MenuWindow::setVisible()。

4. 验证假设

对比两种调用方式：

cpp 复制代码

// 方式1：通过基类指针（当前代码）
(*pstWin)->setVisible(bShowFlag);  // 调用 BaseWindow::setVisible()

// 方式2：通过子类指针（验证用）
gpstMenuWin->setVisible(bShowFlag);  // 调用 MenuWindow::setVisible()

方式2可以正常工作，证实了问题。

解决方案

方案1：将基类方法改为虚函数（推荐）

cpp 复制代码

// BaseWindow.h
class BaseWindow {
public:
    virtual void setVisible(boolean bShow);  // 添加 virtual 关键字
    // ...
};

优点：

符合面向对象设计原则
支持多态，所有子类都能正确重写
一劳永逸，不需要特殊处理

方案2：特殊处理（临时方案）

cpp 复制代码

// MainWindow.cpp
if (*pstWin == (BaseWindow*)gpstMenuWin) {
    gpstMenuWin->setVisible(bShowFlag);  // 直接调用子类方法
} else {
    (*pstWin)->setVisible(bShowFlag);
}

缺点：

需要为每个重写了 setVisible 的子类添加特殊处理
代码维护性差
不符合开闭原则

经验总结

1. 虚函数的使用原则

在基类中，如果方法可能被派生类重写并需要多态行为，应声明为虚函数：

析构函数：如果基类指针可能指向派生类对象，基类析构函数必须是虚函数
需要多态的方法：如 setVisible、onDraw、onEvent 等

2. 调试技巧

在关键方法入口添加日志，确认是否被调用
对比不同调用方式的行为差异
理解C++多态机制，区分函数隐藏和函数重写

3. 代码审查要点

检查基类中可能被重写的方法是否声明为虚函数
检查通过基类指针调用的方法是否支持多态
使用 override 关键字明确重写意图，让编译器检查

4. 最佳实践

cpp 复制代码

// 推荐写法
class BaseWindow {
public:
    virtual void setVisible(boolean bShow);  // 虚函数
    virtual ~BaseWindow();  // 虚析构函数
};

class MenuWindow : public BaseWindow {
public:
    void setVisible(boolean bVisible) override;  // 使用 override 明确意图
    ~MenuWindow() override;
};

技术要点

C++多态机制：虚函数是实现运行时多态的基础
函数隐藏 vs 函数重写：非虚函数是隐藏，虚函数是重写
虚函数表（vtable）：虚函数通过虚函数表实现动态绑定
性能考虑：虚函数调用有轻微性能开销，但在GUI框架中可接受

结论

这个bug源于对C++多态机制的理解不足。将 setVisible 改为虚函数后，问题得到解决。在面向对象设计中，需要多态的方法应声明为虚函数，这是基本设计原则。

关键词：C++多态、虚函数、函数隐藏、嵌入式GUI、FreeRTOS、窗口管理、面向对象设计