佛山网站制作哪里实惠,开业时网站可以做哪些活动吗,网站转小程序,邹城网站制作一、多态的概念 多态的概念#xff1a;通俗来说#xff0c;就是多种形态#xff0c; 具体点就是去完成某个行为#xff0c;当不同的对象去完成时会 产生出不同的状态。举个栗子#xff1a;比如买票这个行为#xff0c;当普通人买票时#xff0c;是全价买票#xff1b;学…一、多态的概念
多态的概念通俗来说就是多种形态 具体点就是去完成某个行为当不同的对象去完成时会 产生出不同的状态。举个栗子比如买票这个行为当普通人买票时是全价买票学生买票时是半价买票军人 买票时是优先买票。 二、多态的定义及实现
2.1 多态的构成条件
多态是在不同继承关系的类对象去调用同一函数产生了不同的行为。比如Student继承了 Person。Person对象买票全价Student对象买票半价。 那么在继承中要 构成多态还有两个条件 1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数 2. 被调用的函数必须是虚函数且派生类必须对基类的虚函数进行重写 2.2 虚函数
虚函数即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。
class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl;}
};2.3 虚函数的重写
虚函数的重写(覆盖)派生类中有一个跟基类完全相同的虚函数(即派生类虚函数与基类虚函数的 返回值类型、函数名字、参数列表完全相同)称子类的虚函数重写了基类的虚函数。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; }
};void Func(Person p) {p.BuyTicket();
}int main() {Person ps;Student st;Func(ps);Func(st);/*在 Func 函数中参数是一个 Person 类型的引用但传入的是一个 Student 对象。由于 Student 是 Person 的派生类因此可以将 Student 对象隐式地转换为 Person 类型的引用。因为 BuyTicket 函数在 Person 和 Student 类中都被声明为虚函数并且 Student 类重写了基类的虚函数所以在运行时会根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的函数。*/return 0;
}虚函数重写的两个例外 协变(基类与派生类虚函数返回值类型不同) 派生类重写基类虚函数时与基类虚函数返回值类型不同。即基类虚函数返回基类对象的指针或者引用派生类虚函数返回派生类对象的指针或者引用时称为协变。了解 class A{};
class B : public A {};
class Person {
public:virtual A* f() {return new A;}
};
class Student : public Person {
public:virtual B* f() {return new B;}
}; 析构函数的重写(基类与派生类析构函数的名字不同) 如果基类的析构函数为虚函数此时派生类析构函数只要定义无论是否加virtual关键字 都与基类的析构函数构成重写虽然基类与派生类析构函数名字不同。虽然函数名不相同 看起来违背了重写的规则其实不然这里可以理解为编译器对析构函数的名称做了特殊处 理编译后析构函数的名称统一处理成destructor。 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;class Person {
public:virtual ~Person() { cout ~Person() endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual ~Student() { cout ~Student() endl; }
};/*只有派生类Student的析构函数重写了Person的析构函数
下面的delete对象调用析构函数才能构成多态
才能保证p1和p2指向的对象正确的调用析构函数。*/
int main() {Person* p1 new Person;Person* p2 new Student;/*通过调用 delete 删除这些对象时由于基类的析构函数是虚函数因此会根据对象的实际类型来调用相应的析构函数实现多态行为。*/delete p1; // 输出~Person()delete p2; // 输出~Student() ~Person()确保正确调用派生类的析构函数/*在多态的情况下删除指向派生类对象的基类指针时会先调用派生类的析构函数再调用基类的析构函数。因此先调用 ~Student() 再调用 ~Person()*/return 0;
} 在C中基类的析构函数如果被声明为虚函数那么当通过基类指针删除派生类对象时会按照派生类的实际类型调用析构函数的机制就是多态性。这种行为被称为动态绑定或运行时多态。 当基类的析构函数是虚函数时编译器会在运行时根据对象的实际类型来调用相应的析构函数。这种行为保证了在继承关系中正确地析构对象防止内存泄漏和对象资源未被正确释放。 具体来说当删除一个指向派生类对象的基类指针时首先调用派生类的析构函数然后再调用基类的析构函数。这是因为派生类对象中可能包含基类对象的部分所以需要先执行派生类的析构函数来清理派生类特有的资源然后再调用基类的析构函数来清理基类部分的资源。 这一规则确保了对象的析构顺序与构造顺序相反从派生类到基类保证了每个类的资源能够得到正确释放避免了潜在的内存泄漏问题。 2.4 C11 override 和 final
从上面可以看出C对函数重写的要求比较严格但是有些情况下由于疏忽可能会导致函数 名字母次序写反而无法构成重载而这种错误在编译期间是不会报出的只有在程序运行时没有 得到预期结果才来debug会得不偿失因此C11提供了override和final两个关键字可以帮助用户检测是否重写。
final修饰虚函数表示该虚函数不能再被重写 #include iostreamclass Car
{
public:virtual void Drive() final {}
};class Benz : public Car
{
public:void Drive() { std::cout Benz-舒适 std::endl; }
};int main() {Car* car new Benz();car-Drive(); // 输出 Benz-舒适delete car;return 0;
} override: 检查派生类虚函数是否重写了基类某个虚函数如果没有重写编译报错。 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostreamclass Car {
public:virtual void Drive() {}
};class Benz : public Car {
public:void Drive(int speed) override { std::cout Drive at speed km/h std::endl; }
};int main() {Car* car new Benz();car-Drive(); // 编译错误delete car;return 0;
}#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostreamclass Car {
public:virtual void Drive() {}
};class Benz : public Car {
public:void Drive() override { std::cout Benz-舒适 std::endl; }
};int main() {Car* car new Benz();car-Drive(); // 输出 Benz-舒适delete car;return 0;
}2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比
三 、抽象类
3.1 概念 在虚函数的后面写上 0 则这个函数为纯虚函数。包含纯虚函数的类叫做抽象类也叫接口 类抽象类不能实例化出对象。派生类继承后也不能实例化出对象只有重写纯虚函数派生 类才能实例化出对象。纯虚函数规范了派生类必须重写另外纯虚函数更体现出了接口继承。 #include iostream
using namespace std;class Car {public:virtual void Drive() 0;
};class Benz : public Car {public:virtual void Drive() {cout Benz-舒适 endl;}
};class BMW : public Car {public:virtual void Drive() {cout BMW-操控 endl;}
};void Test() {Car* pBenz new Benz;pBenz-Drive();Car* pBMW new BMW;pBMW-Drive();
}int main() {Test();return 0;
}3.2 接口继承和实现继承 普通函数的继承是一种实现继承派生类继承了基类函数可以使用函数继承的是函数的实 现。虚函数的继承是一种接口继承派生类继承的是基类虚函数的接口目的是为了重写达成多态继承的是接口。所以如果不实现多态不要把函数定义成虚函数。 四、多态的原理
4.1 虚函数表
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;// 这里常考一道笔试题sizeof(Base)是多少
class Base
{
public:virtual void Func1(){cout Func1() endl;}
private:int _b 1;
};int main()
{ Base b;return 0;
} 通过观察测试可以发现b对象是8bytes除了_b成员还多一个__vfptr放在对象的前面(注意有些 平台可能会放到对象的最后面这个跟平台有关)对象中的这个指针我们叫做虚函数表指针(v代 表virtualf代表function)。一个含有虚函数的类中都至少都有一个虚函数表指针因为虚函数 的地址要被放到虚函数表中虚函数表也简称虚表。那么派生类中这个表放了些什么呢我们接着往下分析 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;
// 针对上面的代码我们做出以下改造
// 1.我们增加一个派生类Derive去继承Base
// 2.Derive中重写Func1
// 3.Base再增加一个虚函数Func2和一个普通函数Func3
// 定义基类Base
class Base
{
public:// 基类中的虚函数Func1virtual void Func1(){cout Base::Func1() endl;}// 基类中的虚函数Func2virtual void Func2(){cout Base::Func2() endl;}// 基类中的普通函数Func3void Func3(){cout Base::Func3() endl;}private:int _b 1;
};// 派生类Derive继承自Base
class Derive : public Base
{
public:// 派生类中重写基类的虚函数Func1virtual void Func1(){cout Derive::Func1() endl;}private:int _d 2;
};int main()
{// 创建基类对象bBase b;// 创建派生类对象dDerive d;return 0;
} 通过观察和测试可以发现了以下几点问题 派生类对象d中也有一个虚表指针d对象由两部分构成一部分是父类继承下来的成员虚表指针也就是存在部分的另一部分是自己的成员。 基类b对象和派生类d对象虚表是不一样的这里我们发现Func1完成了重写所以d的虚表 中存的是重写的Derive::Func1所以虚函数的重写也叫作覆盖覆盖就是指虚表中虚函数的覆盖。重写是语法的叫法覆盖是原理层的叫法。另外Func2继承下来后是虚函数所以虚函数的指针放进了虚表Func3也继承下来了但是不是虚函数所以虚函数的指针不会放进虚表。虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。总结一下派生类的虚表生成 a.先将基类中的虚表内容拷贝一份到派生类虚表中 b.如果派生类重写了基类中某个虚函数,用派生类自己的虚函数覆盖虚表中基类的虚函数 c.派生类自己 新增加的虚函数按其在派生类中的声明次序增加到派生类虚表的最后。这里还有一个很容易混淆的问题虚函数存在哪的虚表存在哪的 答虚函数存在虚表虚表存在对象中。注意上面的回答的错的。注意: 虚表存的是虚函数指针不是虚函数虚函数和普通函数一样的都是存在代码段的只是 他的指针又存到了虚表中。另外对象中存的不是虚表存的是虚表指针。那么虚表存在哪的呢实际我们去验证一下会发现vs下是存在代码段的。 代码段: 存放代码、不允许被修改也就是我们所写的函数是存放在这里的 代码区中的东西是随整个程序一起的启动时 生、结束时 亡 有时候放在代码段的不只是代码还有const类型的常量还有字符串常量。const类型的常量、字符串常量有时候放在常量区有时候放在代码段取决于平台 int main()
{Base b; // 创建基类对象bDerive d; // 创建派生类对象dint i 0; // 定义一个整型变量i存放在栈上static int j 1; // 定义一个静态整型变量j存放在静态存储区int* p1 new int; // 动态分配一个整型变量存放在堆上const char* p2 xxxxxxxx; // 定义一个指向常量字符数组的指针指向代码段/常量区/*代码段*/printf(栈:%p\n, i); printf(堆:%p\n, p1);printf(静态区:%p\n, j); printf(代码段(常量区):%p\n, p2); Base* p3 b; // 基类指针指向基类对象Derive* p4 d; // 派生类指针指向派生类对象/*为什么需要对指针进行强制类型转换呢这是因为指针p3和p4实际上是指向基类和派生类对象的指针而我们想要访问的是这两个对象的虚表地址。在C中虚表地址通常存储在指向对象的第一个位置而虚表本身是一个指针数组。*/printf(Base虚表地址:%p\n, *(int*)p3); // 输出基类对象的虚表地址printf(Base虚表地址:%p\n, *(int*)p4); // 输出派生类对象的虚表地址// printf(代码段地址: %p\n, (void*)main);return 0;
} C/C内存分区 可以发现虚表地址离代码段的地址近由此我们可以得出在vs中虚表实际上是存在代码段的。 虚函数表vtable的地址在代码段或称为text段中的存储并不是由它的物理位置决定的而是取决于编译器的设计。在C中虚函数表是存储虚函数地址的指针数组这个指针数组在编译阶段就已经确定并且在运行时不会改变虚函数表的存在是为了实现多态。当我们通过基类指针调用虚函数时实际执行的是哪个函数基类的还是派生类的取决于虚函数表中的函数地址。这个地址在编译阶段就被确定并且在运行时不可改变因此存放在只读的代码段。 注意: 虚函数表/虚表是存储类中虚函数地址的表格用于实现动态多态性。每个包含虚函数的类都有一个对应的虚函数表其中存储了该类所有虚函数的地址。当使用基类指针或引用调用虚函数时程序会根据对象的实际类型找到对应的虚表然后调用正确的虚函数。 虚基表是用于解决虚基类在多重继承中的问题。当一个类同时继承自多个含有共同虚基类的类时为了避免虚基类的重复存储编译器会在派生类中插入一个虚基表指针指向虚基表。虚基表中存储了虚基类子对象在派生类对象中的偏移量确保对虚基类子对象的访问是正确的。 4.2多态的原理
上面分析了这个半天了那么多态的原理到底是什么还记得这里Func函数传Person调用的 Person::BuyTicket传Student调用的是Student::BuyTicket
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;class Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-全价 endl; }
};class Student : public Person {
public:virtual void BuyTicket() { cout 买票-半价 endl; }
};void Func(Person* p)
{p-BuyTicket();
}
int main()
{Person Mike;Func(Mike);Student Johnson;Func(Johnson);return 0;
}//void Func(Person p) {
// p.BuyTicket();
//}
//
//
//int main() {
// Person Mike;
// Func(Mike);
//
// Student Johnson;
// Func(Johnson);
//
// return 0;
//
//}
/*p.BuyTicket() 和 p-BuyTicket() 是两种不同的方式来调用对象的成员函数。p.BuyTicket(): 这种方式适用于对象实例其中 p 是一个对象实例使用.操作符可以直接调用对象的成员函数。这种方式适用于对象而不是指针或引用。p-BuyTicket(): 这种方式适用于指向对象的指针或引用其中 p 是指向对象的指针或引用。- 操作符用于通过指针或引用访问对象的成员函数或成员变量。
*/
观察下图的红色箭头我们看到p是指向mike对象时p-BuyTicket在mike的虚表中找到虚 函数是Person::BuyTicket。 观察下图的蓝色箭头我们看到p是指向johnson对象时p-BuyTicket在johson的虚表中 找到虚函数是Student::BuyTicket。这样就实现出了不同对象去完成同一行为时展现出不同的形态。 反过来思考我们要达到多态有两个条件一个是虚函数覆盖一个是对象的指针或引用调 用虚函数。反思一下为什么 为什么必须构成虚函数重写 在C中实现多态性的关键是通过虚函数和动态绑定来实现的。为了实现多态性必须满足以下两个条件 基类中定义虚函数在基类中通过 virtual 关键字声明一个成员函数为虚函数。这样在派生类中可以对这个虚函数进行重写。 派生类中重写虚函数在派生类中重新定义基类中声明的虚函数从而覆盖基类中的虚函数。这样在运行时通过基类指针或引用调用这个虚函数时会根据指针或引用所指向的对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数。 如果没有在派生类中对基类中的虚函数进行重写即使使用基类指针或引用调用这个虚函数也只会调用基类中的版本而不会根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数无法实现多态性。 为什么一定要用基类的指针或者引用去调用呢 这是因为在编译时编译器只知道指针或引用的静态类型即指针或引用声明的类型而不知道它们指向或引用的对象的实际类型。如果直接通过对象调用虚函数编译器只会根据对象的静态类型来确定调用哪个版本的函数而不会考虑对象的实际类型这样就无法实现多态。 通过基类的指针或引用调用虚函数可以在运行时根据对象的实际类型来确定调用哪个版本的虚函数从而实现多态性。 4.3 动态绑定与静态绑定
通过调试反汇编看出满足多态以后的函数调用不是在编译时确定的是运行起来以后到对象的中取找的。不满足多态的函数调用时编译时确认好的。
int main() {Person mike;Func(mike); //通过基类指针 Person* p 调用虚函数 BuyTicket(),动态绑定mike.BuyTicket(); //接通过对象调用了虚函数 BuyTicket(),不构成多态,静态绑定return 0;
} 构成多态汇编指令变多了原因是在运行时去通过找虚表找到对应的虚函数调用是动态绑定。 不构成多态调用直接就是call函数地址是在编译期间完成的是静态绑定。
// 以下汇编代码解析
void Func(Person* p)
{
...p-BuyTicket();
// p中存的是mike对象的指针将p移动到eax中
//00B62471 mov eax,dword ptr [p]
// [eax]就是取eax值指向的内容这里相当于把mike对象头4个字节(虚表指针)移动到了edx
//00B62474 mov edx,dword ptr [eax]
// [edx]就是取edx值指向的内容这里相当于把虚表中的头4字节存的虚函数指针移动到了eax
//00B62476 mov esi,esp 将当前的栈顶地址保存到esi中
//00B62478 mov ecx,dword ptr [p] 将指针p所指向的对象的地址加载到寄存器ecx中
//00B6247B mov eax,dword ptr [edx]
//将虚函数表的第一个函数即BuyTicket()的地址加载到寄存器eax中// call eax中存虚函数的指针。这里可以看出满足多态的调用不是在编译时确定的是运行起来
以后到对象的中取找的。
00B6247D call eax
00B6247F cmp esi,esp
}
int main()
{
...
// 首先BuyTicket虽然是虚函数但是mike是对象不满足多态的条件所以这里是普通函数的调
用转换成地址时是在编译时已经从符号表确认了函数的地址直接call 地址mike.BuyTicket();
00B62083 lea ecx,[mike]
00B62086 call Student::Student (0B611C2h) ...
} 1. 静态绑定又称为前期绑定(早绑定)在程序编译期间确定了程序的行为也称为静态多态 比如函数重载2. 动态绑定又称后期绑定(晚绑定)是在程序运行期间根据具体拿到的类型确定程序的具体 行为调用具体的函数也称为动态多态。 五、单继承和多继承关系中的虚函数表
5.1 单继承中的虚函数表
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include iostream
using namespace std;// 基类 Base
class Base {
public:// 虚函数 func1virtual void func1() { cout Base::func1 endl; }// 虚函数 func2virtual void func2() { cout Base::func2 endl; }
private:int a;
};// 派生类 Derive继承自 Base
class Derive : public Base {
public:// 重写虚函数 func1virtual void func1() { cout Derive::func1 endl; }// 新增虚函数 func3virtual void func3() { cout Derive::func3 endl; }// 新增虚函数 func4virtual void func4() { cout Derive::func4 endl; }
private:int b;
};int main() {Base b;Derive d;return 0;
} 观察下图中的监视窗口中我们发现看不见func3和func4。这里是编译器的监视窗口故意隐藏了这 两个函数也可以认为是他的一个小bug。 那么我们如何查看d的虚表呢下面我们使用代码打印出虚表中的函数。 typedef void(*VFPTR) ();
/*typedef 是一个关键字它用于给某个数据类型起一个别名。
在这个语句中我们使用 typedef 给一个函数指针类型起了一个别名这个别名是 VFPTR。
括号中的内容*VFPTR。这表示 VFPTR 是一个指针类型指向一个函数。
但是在 C 中函数指针是非常复杂的类型。因为函数可以有不同的参数、返回值和异常规格
所以函数指针的类型必须准确地匹配函数的签名。
这就导致了一个问题如何声明一个通用的函数指针类型使其可以指向任何类型的函数
答案是使用一个空参数列表作为函数指针类型的声明。例如void(*)() 表示一个没有参数和返回值的函数类型。这个函数类型的指针类型就是 void(*)()。
因此我们现在知道了 VFPTR 是函数指针类型的别名这个函数没有参数和返回值。
()这表示这个函数没有参数。
所以,typedef void(*VFPTR) (); 的含义是定义一个函数指针类型 VFPTR
它可以指向没有参数和返回值的函数。*///虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组
void PrintVTable(VFPTR vTable[])
{// 依次取虚表中的虚函数指针打印并调用。调用就可以看出存的是哪个函数cout 虚表地址 vTable endl;for (int i 0; vTable[i] ! nullptr; i){
/*%x 表示以十六进制的形式输出0表示不足位数时用0填充X表示字母大写。
因此0X%x 的作用是以十六进制的形式输出一个无符号整数并补齐到8位。*/printf( 第%d个虚函数地址 :0X%x,-, i, vTable[i]);VFPTR f vTable[i]; //将当前循环中获取的函数指针赋值给变量 ff(); //用了函数指针 f 所指向的函数}cout endl;
}int main() {Base b;Derive d;/* 思路取出b、d对象的头4bytes就是虚表的指针
前面说了虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组这个数组最后面放了一个nullptr1.先取b的地址强转成一个int*的指针2.再解引用取值就取到了b对象头4bytes的值这个值就是指向虚表的指针3.再强转成VFPTR*因为虚表就是一个存VFPTR类型(虚函数指针类型)的数组。4.虚表指针传递给PrintVTable进行打印虚表5.需要说明的是这个打印虚表的代码经常会崩溃因为编译器有时对虚表的处理不干净虚表最后面没有放nullptr导致越界这是编译器的问题。我们只需要点目录栏的 - 生成 - 清理解决方案再编译就好了。*///获取基类对象 b 的虚函数表指针VFPTR * vTableb (VFPTR*)(*(int*)b);PrintVTable(vTableb);//获取派生类对象 d 的虚函数表指针VFPTR* vTabled (VFPTR*)(*(int*)d);PrintVTable(vTabled);return 0;
}5.2 多继承中的虚函数表
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include iostream
using namespace std;// 基类 Base1
class Base1 {
public:// 基类 Base1 的虚函数 func1virtual void func1() { cout Base1::func1 endl; }// 基类 Base1 的虚函数 func2virtual void func2() { cout Base1::func2 endl; }
private:int b1;
};// 基类 Base2
class Base2 {
public:// 基类 Base2 的虚函数 func1virtual void func1() { cout Base2::func1 endl; }// 基类 Base2 的虚函数 func2virtual void func2() { cout Base2::func2 endl; }
private:int b2;
};// 派生类 Derive
class Derive : public Base1, public Base2 {
public:// 重写虚函数 func1virtual void func1() { cout Derive::func1 endl; }// 新增虚函数 func3virtual void func3() { cout Derive::func3 endl; }
private:int d1;
};// 定义函数指针类型 VFPTR
typedef void(*VFPTR) ();// 打印并调用虚函数表中的虚函数
void PrintVTable(VFPTR vTable[]) {cout 虚表地址 vTable endl; // 打印虚表地址for (int i 0; vTable[i] ! nullptr; i) {printf( 第%d个虚函数地址 :0X%x,-, i, vTable[i]); // 打印第 i 个虚函数的地址VFPTR f vTable[i]; // 获取当前虚函数指针f(); // 调用虚函数}cout endl;
}int main() {Derive d;// 获取派生类对象 d 中基类 Base1 的虚函数表VFPTR* vTableb1 (VFPTR*)(*(int*)d);// 打印并调用基类 Base1 的虚函数表中的虚函数PrintVTable(vTableb1);/*在 C 中指针的加法操作会根据指针类型的大小进行偏移因此将指针转换为 char* 类型可以让我们以字节为单位进行偏移操作。sizeof(Base1) 表示基类 Base1 的大小即在派生类对象中所占的字节数。(char*)d sizeof(Base1) 的含义是将派生类对象 d 的地址加上基类 Base1 的大小
得到基类 Base2 在派生类对象中的起始地址。*/// 获取派生类对象 d 中基类 Base2 的虚函数表VFPTR* vTableb2 (VFPTR*)(*(int*)((char*)d sizeof(Base1)));// 打印并调用基类 Base2 的虚函数表中的虚函数PrintVTable(vTableb2);return 0;
} 观察下图可以看出多继承派生类的未重写的虚函数放在第一个继承基类部分的虚函数表中 5.3. 菱形继承、菱形虚拟继承
实际中我们不建议设计出菱形继承及菱形虚拟继承一方面太复杂容易出问题另一方面这样的 模型访问基类成员有一定得性能损耗。所以菱形继承、菱形虚拟继承的虚表我们就不看 了一般我们也不需要研究清楚因为实际中很少用。
六、继承和多态常见的面试问题 什么是多态 答多态指的是同一个方法调用可以根据对象的不同类型而具有不同的行为。什么是重载、重写(覆盖)、重定义(隐藏) 答重载是指在同一个作用域内可以定义多个同名函数它们具有不同的参数列表。在调用时根据传入的参数类型和数量来决定具体调用哪一个函数。重写指的是子类重新定义覆盖了父类中的某个方法子类中的方法名称、参数列表和返回值必须与父类中的方法相同。通过重写子类可以提供自己的实现逻辑从而修改或扩展父类的行为。重定义是指在派生类中定义了一个与基类中的同名函数但是参数列表不同的函数。这样在派生类中基类中的同名函数会被隐藏起来在使用派生类对象调用该函数时实际上调用的是派生类中的函数而不是基类中的函数。 多态的实现原理 答多态的实现原理主要依赖于两个关键的概念动态绑定和虚函数。1. 动态绑定在运行时确定对象的实际类型以决定调用哪个方法。通过动态绑定可以将父类的引用或指针指向子类的对象并在调用方法时根据对象的实际类型来确定调用哪个子类的方法。2. 虚函数使用虚函数可以在基类中声明一个方法为虚函数在派生类中重写该虚函数。虚函数通过在运行时动态绑定来实现多态。当通过基类的指针或引用调用虚函数时会根据对象的实际类型来调用相应的派生类方法而不是只调用基类方法。具体实现多态的步骤如下1. 在基类中声明一个或多个虚函数。2. 在派生类中重写覆盖基类的虚函数。3. 创建基类的指针或引用并将其指向派生类的对象。4. 通过基类的指针或引用调用虚函数。5. 根据对象的实际类型动态绑定会选择调用相应的派生类方法。inline函数可以是虚函数吗 答可以不过编译器就忽略inline属性这个函数就不再是 inline因为虚函数要放到虚表中去。 静态成员可以是虚函数吗 答不能因为静态成员函数没有this指针使用类型::成员函数 的调用方式无法访问虚函数表所以静态成员函数无法放进虚函数表。 构造函数可以是虚函数吗 答不能因为对象中的虚函数表指针是在构造函数初始化列表 阶段才初始化的。析构函数可以是虚函数吗什么场景下析构函数是虚函数 答可以并且最好把基类的析 构函数定义成虚函数。在继承关系中当基类指针或引用指向派生类对象并且通过基类指针或引用调用析构函数时如果析构函数不被声明为虚函数那么只会调用基类的析构函数而不会调用派生类的析构函数导致派生类的资源无法得到正确的释放。因此当存在继承关系且基类指针或引用可能指向派生类对象时需要将析构函数声明为虚函数以确保在通过基类指针或引用调用析构函数时能够正确调用派生类的析构函数从而实现多态的析构。对象访问普通函数快还是虚函数更快 答首先如果是普通对象是一样快的。如果是指针对象或者是引用对象则调用的普通函数快因为构成多态运行时调用虚函数需要到虚函 数表中去查找。虚函数表是在什么阶段生成的存在哪的 答虚函数表是在编译阶段就生成的一般情况 下存在代码段(常量区)的。 C菱形继承的问题虚继承的原理 答菱形继承是指一个类同时继承自两个间接基类而这两个基类又继承自同一个共同的基类形成了菱形的继承结构。这种继承结构可能会导致一些问题主要是由于多条路径继承同一份基类而引起的二义性。虚继承可以解决菱形继承中的二义性问题其原理如下1. 虚基类在菱形继承结构中位于顶部的共同基类被声明为虚基类。通过在派生类对共同基类的继承前加上关键字 virtual来声明虚基类。2. 虚基类子对象的唯一性使用虚继承后虚基类在派生类中只会有一份实例而不会重复出现。这样可以避免菱形继承中出现多份共同基类子对象而导致的二义性问题。3. 构造函数和析构函数调用在派生类的构造函数中对虚基类的构造函数会由最底层的派生类负责调用而不是每一级派生类都调用。在析构函数中同样只会由最底层的派生类负责调用虚基类的析构函数。通过虚继承可以解决菱形继承可能带来的二义性问题确保派生类对共同基类的访问和使用是正确的。什么是抽象类抽象类的作用 答抽象类是一种不能被实例化的类其目的是为了提供一个接口或者基类定义了一些方法的签名但没有具体实现。抽象类用于表示一个概念上的类其中包含了一些通用的方法或属性但具体的实现留给其派生类来完成。在 C 中通过在类中声明纯虚函数可以将该类定义为抽象类。纯虚函数是在基类中声明但没有具体实现的虚函数派生类必须实现这些纯虚函数才能被实例化。如果一个类中有至少一个纯虚函数那么这个类就是抽象类不能被实例化。抽象类的特点包括1. 无法被实例化抽象类不能创建对象只能被用作基类。2. 包含纯虚函数抽象类中至少包含一个纯虚函数这些函数只有方法签名而没有具体实现。3. 提供接口定义抽象类定义了一组接口或者方法规定了派生类需要实现的方法。抽象类常用于定义一些通用的方法和属性并要求其派生类提供具体的实现。通过继承抽象类并实现其中的纯虚函数可以使代码更加模块化和可扩展。
