C++中的多态 - 技术栈

系列文章目录

1.初识C++
2.类和对象上
 3.类和对象(中)上
 4.类和对象(中)下
 5.类和对象下
 6.C++继承

文章目录

系列文章目录
前言
一、多态的概念
二、多态的定义和实现
- [2.1 多态的构成条件](#2.1 多态的构成条件)
- [2.2 虚函数](#2.2 虚函数)
- [2.3 虚函数的重写](#2.3 虚函数的重写)
- - 隐藏和重写
  - 虚函数重写的两个例外：
- [2.4 C++11 override 和 final](#2.4 C++11 override 和 final)
- [2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比](#2.5 重载、覆盖(重写)、隐藏(重定义)的对比)
三、抽象类
- [3.1 概念](#3.1 概念)
四、面试题
- [4.1 重写](#4.1 重写)
- [4.2 有虚函数时的内存大小](#4.2 有虚函数时的内存大小)
五、多态的原理
- 5.1虚函数表
- 5.2多态的原理
- [5.3 放入虚表的函数和普通函数的区别](#5.3 放入虚表的函数和普通函数的区别)
- - [5.3.1 动态绑定和与静态绑定](#5.3.1 动态绑定和与静态绑定)
- [5.4 动态多态和静态多态](#5.4 动态多态和静态多态)
六、常见的题目
- [6.1 选择](#6.1 选择)
- [6.2 问答](#6.2 问答)

前言

在C++继承中我们了解到，许多事物都有相同的属性，C++中可以通过继承来复用代码 ，保持原有类特性的基础上进行扩展.呈现了面向对象程序设计的层次结构 。

而今天我们需要从事物的不同点出发，了解多态，多种形态。

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。
再举个栗子：最近为了争夺在线支付市场 ，支付宝年底经常会做诱人的扫红包-支付-给奖励金 的活动。那么大家想想为什么有人扫的红包又大又新鲜8块、10块...，而有人扫的红包都是1毛，5毛...。其实这背后也是一个多态行为。支付宝首先会分析你的账户数据，比如你是新用户、比如你没有经常支付宝支付等等，那么你需要被鼓励使用支付宝，那么就你扫码金额 =

random()%99；比如你经常使用支付宝支付或者支付宝账户中常年没钱，那么就不需要太鼓励你去使用支付宝，那么就你扫码金额 = random()%1；总结一下：同样是扫码动作，不同的用户扫得到的不一样的红包，这也是一种多态行为。ps：支付宝红包问题纯属瞎编，大家仅供娱乐。

二、多态的定义和实现

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：

必须通过基类的指针或者引用调用虚函数

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(覆盖)

2.2 虚函数

虚函数：即被virtual修饰的类成员函数称为虚函数。

cpp 复制代码

class Person {
public:
	virtual void BuyTicket() { cout << "买票-全价" << endl;}
};

虚函数只能是类成员函数，普通的函数不能被virtual修饰。

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。

cpp 复制代码

#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; }
	/*注意：在重写基类虚函数时，派生类的虚函数在不加virtual关键字时，虽然也可以构成重写(因
	为继承后基类的虚函数被继承下来了在派生类依旧保持虚函数属性),但是该种写法不是很规范，不建议
	这样使用*/
	/*void BuyTicket() { cout << "买票-半价" << endl; }*/
};
void Func(Person& p) 
{ p.BuyTicket(); }
int main()
{
	Person ps;
	Student st;
	Func(ps);
	Func(st);
	return 0;
}

运行结果：

由于使用的是父类的引用或指针，并且调用的函数满足虚函数发生了重写.这种情况符合多态行为,所以，子类对象调用时，调用的是重写之后的函数BuyTicket()。

不适用虚函数，使用普通成员函数的结果：

由于函数Func使用的是父类的引用或指针时，将父类对象传参时，则是调用父类的函数,但是成员函数不是虚函数，不符合多态的行为。

而使用子类对象传参时发生了赋值兼容转换，中间不会有临时变量的产生，而是将子类中的父类部分给切片。传参给的形参p

所以函数中p调用的都是父类的函数。

注意，要想实现多态行为时，必须严格满足俩个条件：

必须通过基类的指针或者引用调用虚函数

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(覆盖)

只要有一个不满足都不会达到预期的结果：

1.不是父类的指针或引用

不是虚函数，不构成重写：

如果指定类域，调用函数也不构成多态，因为指定类域就指定了函数了。

需要注意的是，当父类的成员函数使用了virtual修饰之后，子类的没有，也算是构成重写，这和多态的原理有关，但是最好是加上。

隐藏和重写

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)

隐藏：派生类中的成员函数或成员变量隐藏了基类中相同名称的成员函数或成员变量。这种情况发生在派生类中定义了与基类中同名的成员（函数或变量），从而导致基类中的同名成员被隐藏。

可见重写是隐藏的一种特殊情况：

所以当不符合多态的使用时，就是构成隐藏。

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）

cpp 复制代码

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; }
};

返回值不同时使用virtual会报错。

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。

cpp 复制代码

class Person
{
public:
	~Person()
	{cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person
{
public:
	~Student()
	{cout << "~Student()" << endl;}
};
int main()
{
	Student st;
	return 0;
}

不使用virtual，普通对象都不受影响：

但是像下面这样的场景：

cpp 复制代码

int main()
{
	Person* p = new Student;
	// p->destructor() + operator delete()
	delete p;
	return 0;
}

new 的是Student对象，会调用Student 的构造函数，但是析构时，调用的是Person的析构函数。

如果Student中的构造函数中有空间资源，那么未调用Student 的析构函数的结果就会造成内存泄漏。

cpp 复制代码

class Person
{
public:
	~Person()
	{cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person
{
public:
	~Student()
	{
		delete p;
		cout << "~Student()" << p <<  endl;
	}
protected:
	int* p = new int[10];
};
int main()
{
	Person* p = new Student;
	// p->destructor() + operator delete()
	delete p;
	return 0;
}

此时是否就可以使用多态的特性。

在继承部分中的默认成员函数部分我们提到了析构函数会被统一处理成destructor()，

如果~Student()中调用~Person会报错，因为它们俩构成隐藏，直接调用~Person会构成隐藏，从而调用自己。会报错。

这是可以使用多态，将析构函数进行虚拟：

cpp 复制代码

class Person
{
public:
	virtual ~Person()
	{cout << "~Person()" << endl;}
};
class Student : public Person
{
public:
	~Student()
	{
		delete p;
		cout << "~Student()" << p <<  endl;
	}
protected: 
	int* p = new int[10];
};
int main()
{
	Person* p = new Student;
	// p->destructor() + operator delete()
	delete p;
	return 0;
}

此处就可以派生类就可以不用virtual.

cpp 复制代码

int main()
{
	//是子类就调用子类的析构。
	Person* p1 = new Student;
	// p->destructor() + operator delete()
	delete p1;
	cout << endl;
	//是父类就调用父类的析构。
	Person* p2 = new Person;
	// p->destructor() + operator delete()
	delete p2;
	return 0;
}

此时就符合是谁就调用谁。多态的特性。

2.4 C++11 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：C++11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

cpp 复制代码

class Car
{
public:
	virtual void Drive() final {}
};
class Benz :public Car
{
public:
	virtual void Drive() {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

不想使一个类被继承也可以使用final

class A final{}
构造函数private。（但是可以通过公有的函数进行获取，注意先有鸡还是先有蛋）

cpp 复制代码

class A
{
public:
	static A CreateObj() { return A(); }
private:
	A() {};
};

class B : public A
{};

int main()
{
	A aa = A::CreateObj();
	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。

cpp 复制代码

class Car{
public:
	virtual void Drive(){}
};
class Benz :public Car {
public:
	virtual void Drive() override {cout << "Benz-舒适" << endl;}
};

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。

cpp 复制代码

//只要包含纯虚函数的类，就是抽象类，抽象类不能实例化对象
class Car
{
public:
	virtual void Drive() = 0;//纯虚函数
	Car() {};
};
int main()
{
	Car c;//抽象类不能实例化对象
	return 0;
}

cpp 复制代码

//只要包含纯虚函数的类，就是抽象类，抽象类不能实例化对象
class Car
{
public:
	virtual void Drive() = 0;//纯虚函数
	Car() {};
};
class Benz : public Car
{
	virtual void Drive() { cout << "Drive Benz" << endl; }
};
class BMW : public Car
{
	virtual void Drive() { cout << "Drive BMW" << endl; };
};
int main()
{
	//Car c;//抽象类不能实例化对象
	Car* pBenz = new Benz;
	pBenz->Drive();

	Car* pBMW = new BMW;
	pBMW->Drive();
	return 0;
}

四、面试题

4.1 重写

cpp 复制代码

class A
{
public:
	virtual void func(int val = 1) { std::cout << "A->" << val << std::endl; }
	virtual void test() { func(); }
};
class B : public A
{
public:
	void func(int val = 0) { std::cout << "B->" << val << std::endl; }
};
int main(int argc, char* argv[])
{
	B* p = new B;
	p->test();
	return 0;
}
A:A->0  B:B->1  C:A->1  D:B->0  E:编译出错  F:以上都不正确

1.首先看是否符合多态:

virtual void func(int val) 符合虚函数重写
主函数中的调用p->test，由于test()是父类中的成员函数，
virtual void test(A* const this)为test的隐藏参数，在调用时将B对象的地址进行传参，符合参数是父类的指针或引用。符合多态.

2.观察调用的结果

函数体内: this->func()；因此会根据多态的特性进行调用，主函数传的是B的对像，编译器就会对函数void func()进行重写，然后调用B中的函数。
因此调用的部分是B类中的func(){ std::cout << "B->" << val << std::endl; } 。
val的值是多少？既然调用的是B中的函数那么会是B中的缺省值吗？
实际上是A中的缺省值，由于重写的特性，重写时会将父类的参数和子类的定义进行合并。
重写后：void func(int val = 1){ std::cout << "B->" << val << std::endl; };
这就是为什么子类中的函数可以不用virtual的原因,使用父类的接口，子类的定义来进行重写，不用管子类函数是否使用virtual修饰。

正确答案是 B。

4.2 有虚函数时的内存大小

cpp 复制代码

class Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Base::Func1()" << endl; }
private:
	int _b = 1;
	int _ch = 'x';
};
int main()
{
	cout << sizeof(Base) << endl;
	Base b;
	return 0;
}

由于多态的原理，使用virtua进行修饰成员函数时，实际上会将该函数的地址存到一个函数指针数组里。

然后在类中使用一个指针指向该函数指针数组。所以大小会多计算 4(32位)或 8(64位) 对齐后的大小。

不是virtual进行修饰的：

五、多态的原理

5.1虚函数表

在上面我们提到了，多态的原理是将被virtual进行修饰的函数放入到一个函数指针数组里面。我们将这个数组称为虚函数表。

cpp 复制代码

class Base
{
public:
	virtual void Func1()
	{
		cout << "Func1()" << endl;
	}
private:
	int _b = 1;
};

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virtual，f代表function)。

函数的地址就是函数被编译完之后的首句地址，函数被编译完之后，代码存储在常量区(代码段)。我们通过打印地址来观察虚函数和普通函数是否在同一块区域：

cpp 复制代码

class Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Base::Func1()" << endl; }
	virtual void Func2() { cout << "Base::Func2()" << endl; }
	void Func3() { cout << "Base::Func3()" << endl; }
private:
	int _b = 1;
	int _ch = 'x';
};
int main()
{
	printf("%p\n", "111111"); //常量区
	printf("%p\n", &Base::Func1);
	printf("%p\n", &Base::Func2);
	printf("%p\n", &Base::Func3);
	return 0;
}

结果表明，虚函数和普通函数一样，都存储在一块区域，常量区。

而虚函数表是储存函数地址的数组。

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:

cpp 复制代码

class Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Base::Func1()" << endl; }
	virtual void Func2() { cout << "Base::Func2()" << endl; }
	void Func3() { cout << "Base::Func3()" << endl; }
private:
	int _b = 1;
	int _ch = 'x';
};
class Derived : public Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Derived::Func1()" << endl; }
	virtual void Func2() { cout << "Derived::Func2()" << endl; }
	void Func3() { cout << "Derived::Func3()" << endl; }
};
int main()
{
	Base b;
	Derived d;
	return 0;
}

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，所以放进了虚表，Func3也继承下来了，但是不是虚函数，所以不会放进虚表。
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。
这里还有一个童鞋们很容易混淆的问题：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 。但是很多童鞋都是这样深以为然的。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 .

5.2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。

cpp 复制代码

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;
}

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？
再通过下面的汇编代码分析，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。
满足多态，在运行时，子类调用就将子类对象传过去，属于赋值兼容转换，将子类中的父类部分，进行切片。将父类的虚函数进行重写，构成新的虚表.'
父类调用就直接在父类的虚表中进行查找。

同一个类对象的虚表是一样的.运行时确定。因此，虚表要存在一个不容易销毁的地方。
虚表是在编译期间生成的, 只是重写函数时，子类函数的地址覆盖虚表，最终调用的位置不变，只是执行函数发生变化。

cpp 复制代码

void Func(Person* p)
{
	p->BuyTicket();
}
int main()
{
	Person mike;
	Func(&mike);
	mike.BuyTicket();
return 0;
}
// 以下汇编代码中跟你这个问题不相关的都被去掉了
void Func(Person* p)
{
...
	p->BuyTicket();
// p中存的是mike对象的指针，将p移动到eax中
001940DE 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
001940E1 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
00B823EE mov eax,dword ptr [edx]
// 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。
001940EA call eax
00头1940EC 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();
00195182 lea ecx,[mike]
00195185 call Person::BuyTicket (01914F6h)
...
}

5.3 放入虚表的函数和普通函数的区别

放入虚表的函数和普通函数到底有什么区别呢？

cpp 复制代码

class Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Base::Func1()" << endl; }
	virtual void Func2() { cout << "Base::Func2()" << endl; }
	void Func3() { cout << "Base::Func3()" << endl; }
private:
	int _b = 1;
	int _ch = 'x';
};
class Derived : public Base
{
public:
	virtual void Func1() { cout << "Derived::Func1()" << endl; }
	virtual void Func2() { cout << "Derived::Func2()" << endl; }
	void Func3() { cout << "Derived::Func3()" << endl; }
};
void Func(Base* p)
{
	//虚函数调用
	p->Func1();
	//普通函数调用
	p->Func3();
}
int main()
{
	Func(new Base);
	Func(new Derived);
	return 0;
}

通过结果发现，我们传不同对象获取不用结果。内部的实现就像是动态的一样，根据传的对象动态的输出结果。

原因就在于编译器在运行时进行了重写。

5.3.1 动态绑定和与静态绑定

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
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 。(重写)

cpp 复制代码

void Func(Base* p)
{
	// 运行时/动态绑定
	p->Func1();
	// 编译时绑定/静态绑定
	p->Func3();
}

符合多态，进入虚表中查找

不符合多态，直接编译

所以指定类域时，就不会识别成多态的特性，编译器就会直接在类域中找，直接编译。call后实际上还有一个jmp操作，是跳到代码段的指令。

区别：

动态绑定特性：虚函数支持在运行时根据对象的实际类型来确定调用的具体函数实现，实现了多态性。而普通函数在编译时就已经确定了调用的具体函数。
内存布局：虚函数的对象在内存中会额外包含一个指向虚函数表的指针，用于在运行时查找对应的虚函数实现。普通函数的对象则没有这样的额外指针。
重写规则：派生类可以重写虚函数，以提供自己的实现。而普通函数不能在派生类中以相同的签名进行重写。
调用方式：虚函数的调用通过虚函数表进行间接跳转，效率相对略低。普通函数则直接进行调用，效率通常较高。

5.4 动态多态和静态多态

多态的概念是指：同一个行为，不同的对象有不同的结果。

静态多态：函数重载，模板。(编译时达到):

动态多态：类的多态。(本节内容) (运行时，动态绑定)

六、常见的题目

6.1 选择

下面哪种面向对象的方法可以让你变得富有(A)
A: 继承 B: 封装 C: 多态 D: 抽象
(D)是面向对象程序设计语言中的一种机制。这种机制实现了方法的定义与具体的对象无关，
而对方法的调用则可以关联于具体的对象。
A: 继承 B: 模板 C: 对象的自身引用 D: 动态绑定
面向对象设计中的继承和组合，下面说法错误的是？（C）
A：继承允许我们覆盖重写父类的实现细节，父类的实现对于子类是可见的，是一种静态复用，也称为白盒复用
B：组合的对象不需要关心各自的实现细节，之间的关系是在运行时候才确定的，是一种动态复用，也称为黑盒复用
C：优先使用继承，而不是组合，是面向对象设计的第二原则
D：继承可以使子类能自动继承父类的接口，但在设计模式中认为这是一种破坏了父类的封装性的表现

在面向对象设计中，优先使用组合而不是继承，这是一个重要原则。继承存在一些潜在的问题，如破坏封装性等。组合更灵活，耦合度更低。

以下关于纯虚函数的说法,正确的是( A )
A：声明纯虚函数的类不能实例化对象 B：声明纯虚函数的类是虚基类
C：子类必须实现基类的纯虚函数 D：纯虚函数必须是空函数

子类不一定需要实现纯虚函数，子类可以作为抽象类存在。但是声明纯虚函数的类一定不能是实例化对象。

关于虚函数的描述正确的是(B)
A：派生类的虚函数与基类的虚函数具有不同的参数个数和类型
B：内联函数不能是虚函数
C：派生类必须重新定义基类的虚函数
D：虚函数可以是一个static型的函数

内联函数不能是虚函数。派生类的虚函数与基类的虚函数参数个数和类型应相同，派生类可不重新定义基类的虚函数，虚函数不能是 static 型的函数。

关于虚表说法正确的是（D）
A：一个类只能有一张虚表
B：基类中有虚函数，如果子类中没有重写基类的虚函数，此时子类与基类共用同一张虚表
C：虚表是在运行期间动态生成的
D：一个类的不同对象共享该类的虚表
假设A类中有虚函数，B继承自A，B重写A中的虚函数，也没有定义任何虚函数，则（D）
A：A类对象的前4个字节存储虚表地址，B类对象前4个字节不是虚表地址
B：A类对象和B类对象前4个字节存储的都是虚基表的地址
C：A类对象和B类对象前4个字节存储的虚表地址相同
D：A类和B类虚表中虚函数个数相同，但A类和B类使用的不是同一张虚表
多继承中指针偏移问题？

cpp 复制代码

class Base1 { public: int _b1; };
class Base2 { public: int _b2; };
class Derive : public Base1, public Base2 { public: int _d; };
int main(){
	Derive d;
	Base1* p1 = &d;
	Base2* p2 = &d;
	Derive* p3 = &d;
	return 0;
}

A：p1 == p2 == p3 B：p1 < p2 < p3 C：p1 == p3 != p2 D：p1!= p2!=p3

首先我们需要知道初始化列表的顺序是声明的顺序。

我们知道继承之后父类一定是最开始声明的。Base1先声明那么，Base1就在声明最开始。

因此选C。
子类自己的虚函数只会放到第一个父类的虚表后面，其他父类的虚表不需要存储，因为存储了也不能调用

下面函数输出结果是（A）

cpp 复制代码

class A
{
public:
    virtual void f()
    {
        cout << "A::f()" << endl;
    }
};
class B : public A
{
private:
    virtual void f()
    {
        cout << "B::f()" << endl;
    }
};
int main()
{
    A* pa = (A*)new B;//不适用强转也可以，因为赋值兼容转换保证了。切片子类中的父类的部分。和强转达到的效果是一样的,不会有临时变量的产生。
    pa->f();
    return 0;
}

A.B::f()

B.A::f()，因为子类的f()函数是私有的

C.A::f()，因为强制类型转化后，生成一个基类的临时对象，pa实际指向的是一个基类的临时对象

D.编译错误，私有的成员函数不能在类外调用

以下程序输出结果是©

cpp 复制代码

class A
{
public:
  A ():m_iVal(0){test();}
  virtual void func() { std::cout<<m_iVal<<' ';}
  void test(){func();}
public:
  int m_iVal;
};
class B : public A
{
public:
  B(){test();}
  virtual void func()
  {
    ++m_iVal;
    std::cout<<m_iVal<<' ';
  }
};
int main()
{
  A*p = new B;
  p->test();
  return 0;
}

A.1 0

B.0 1

C.0 1 2

D.2 1 0

E.不可预期

F. 以上都不对

6.2 问答

什么是多态？

多态是指不同的对象对同一消息或操作做出不同的响应 。在 C++ 中，多态分为静态多态（通过函数重载和模板实现 ）和动态多态（通过虚函数实现）。

什么是重载、重写(覆盖)、重定义(隐藏)？

重载是指在同一个作用域内，函数名相同但参数列表不同的多个函数 ；重写（覆盖）是指派生类中的函数与基类中的虚函数 具有相同的函数名、参数列表和返回值类型；重定义（隐藏）是指派生类中的函数与基类中的函数同名 ，但参数列表不同，此时基类函数在派生类中被隐藏。

多态的实现原理？

多态的实现原理主要依赖于虚函数表 和虚函数指针 。当存在虚函数时，每个对象会包含一个指向虚函数表的指针，虚函数表中存储了虚函数的地址，运行时 根据对象的实际类型和虚函数指针 来确定调用的具体函数。

inline函数可以是虚函数吗？

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。

虚函数是用于实现运行时的多态性，通过虚函数表和虚函数指针在运行时进行动态绑定。而 inline 函数是在编译时进行展开的，其目的是为了提高性能，减少函数调用的开销。

所以，无论编译器是否忽略 inline 属性，都不能将 inline 函数作为虚函数放入虚表。

静态成员可以是虚函数吗？

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。虚函数是通过对象的虚函数指针来实现动态绑定的，而静态成员不属于对象，不与具体对象相关联。

构造函数可以是虚函数吗？

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。在对象创建时，需要确定具体的类型来调用相应的构造函数，此时对象的类型是明确的，不需要动态绑定。

析构函数可以是虚函数吗？什么场景下析构函数是虚函数？

可以，并且最好把基类的析构函数定义成虚函数。

在基类的析构函数声明为虚函数的场景下，当通过基类指针或引用删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数，实现完整的资源清理。

把基类的析构函数定义成虚函数，主要是为在通过基类指针或引用删除派生类对象时，能正确调用派生类的析构函数来完整清理资源。若基类析构函数非虚，通过基类指针删除派生类对象，只会调用基类析构函数，可能导致派生类资源未释放。

对象访问普通函数快还是虚函数更快？

对象访问普通函数更快。因为普通函数在编译时就确定了调用的具体函数，而虚函数需要通过虚函数表和虚函数指针在运行时进行动态绑定，所以普通函数的调用效率更高。

虚函数表是在什么阶段生成的，存在哪的？

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？

C++ 菱形继承会导致二义性和数据冗余问题。虚继承的原理是通过在派生类对象中引入一个指向虚基类的指针，解决了菱形继承中的二义性和数据冗余问题。(注意这里不要把虚函数表和虚基表搞混了。)

什么是抽象类？抽象类的作用？

抽象类是包含纯虚函数的类。抽象类不能被实例化，其作用是为派生类提供一个公共的接口规范，强制派生类实现某些特定的函数。(抽象类强制重写了虚函数，另外抽

象类体现出了接口继承关系。)

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