2024年C C++最新C++中虚函数相关问题（面经总结）_c+，挥泪整理面经

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封装就是把数据和代码捆绑在一起，避免外界干扰和不确定性访问，也就是客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。例如：将公共的数据或方法使用public修饰，而不希望被访问的数据或方法采用private修饰。

2）实现方式

数据封装：保护数据成员，不让类外的程序直接访问或修改，只能通过提供的公共的接口访问；
方法封装：方法的细节是对用户隐藏的，只要接口不变，内容的修改不会影响到外部的调用者；
对象的方法可以接收对象外的消息；
对象外面不能直接访问对象的属性，只能通过和该属性对应的方法访问；
当对象含有完整的属性和与之对应的方法时称之为封装。

2、继承

1）继承的概念

继承就是让某种类型对象获得另一个类型对象的属性和方法。

继承方式一共有三种：公共继承、保护继承、私有继承（公共就是公共访问，保护就是子类访问，私有就是自己才能访问）C++中默认继承方式是private。

私有权限，子类永远不可以访问；保护继承，则子类都是保护属性；公共继承，则子类属性不变，除了不可访问私有。先私有继承之后，再进行公共继承，依然不可以访问，因为第一次私有继承之后所有成员属性都变为私有。

public：该数据成员、成员函数是对所有用户开放的，所有用户都可以进行调用；
protected:对于子女、朋友来说，就是public的，可以自由使用，没有任何限制，而对于其他的外部class，protected就变成private；
private:私有，除了class自己之外，其他都不可以直接使用；

2）常见的继承方式

实现继承：指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力
接口继承：指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力
可视继承：指子窗体（类）使用基窗体（类）的外观和实现代码的能力（C++里好像不怎么用）

3、多态

多态：同一事物表现出不同事物的能力，即向不同对象发送同一消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为**（重载实现编译时多态，虚函数实现运行时多态）**。多态一般分为：静态多态、动态多态，还有一个模板template。

静态多态通过重载实现，函数重载（重载参数个数不同，重载参数类型不同或者参数类型顺序不同），运算符重载（operator)。在编译阶段就可以确定函数入口地址。
动态多态通过虚函数实现。地址晚绑定，是在运行阶段确定的。
- 在基类的函数前面+virtual，在派生类中重写该函数，运行时将会根据所指对象的实际类型来调用相应函数。派生类–派生类，基类–基类。虚函数具有虚函数表和虚函数指针：
  - 虚函数表：类中含有virtual关键字修饰的方法，编译器会自动生成虚函数表。
  - 虚表指针：在含有虚函数的类实例化对象时，对象地址的前四个字节存储的指向虚函数表的指针。

1）多态的底层原理

编译器在发现基类中有虚函数时，会自动为每个含有虚函数的类生成一份虚表，该表是一个一维数组，虚表里保存了虚函数的入口地址；
编译器会在每个对象的前四个字节中保存一个虚表指针（vptr）,指向对象所属类的虚表。在构造时，根据对象类型去初始化虚表指针vptr，从而让vptr指向正确的虚表，从而在调用虚函数时，能找到正确的函数；
在派生类定义对象时，程序运行会自动调用构造函数，在构造函数中创建虚表并对虚表初始化。在构造子类对象时，先调用父类的构造函数，此时，编译器只看到父类，并为父类对象初始化虚表指针，令其指向父类的虚表；当调用子类的构造函数时，为子类对象初始化虚表指针，令其指向子类的虚表；
当派生类对基类的虚函数没有重写时，派生类的虚表指针指向基类的虚表；当派生类对基类的虚函数重写时，派生类的虚表指针指向自身的虚表；当派生类中有自己的虚函数时，在自己的虚表中将此虚函数地址添加在后面。

2）静态绑定与动态绑定

静态类型：对象在声明时采用的类型，在编译期既已确定
动态类型：通常是指一个指针或引用目前所指对象的类型，是在运行期决定的；
静态绑定：绑定的是静态类型，所对应的函数或属性依赖于对象的静态类型，发生在编译期；
动态绑定：绑定的是动态类型，所对应的函数或属性依赖于对象的动态类型，发生在运行期；

非虚函数一般都是静态绑定，而虚函数都是动态绑定。

3）区别

静态绑定发生在编译期，动态绑定发生在运行期；
对象的动态类型可以更改，但是静态类型无法更改；
要想实现动态，必须使用动态绑定；
在继承体系中只有虚函数使用的是动态绑定，其他的全部是静态绑定；

4）建议

绝对不要重新定义继承而来的非虚(non-virtual)函数（《Effective C++ 第三版》条款36），因为这样导致函数调用由对象声明时的静态类型确定了，而和对象本身脱离了关系，没有多态，也这将给程序留下不可预知的隐患和莫名其妙的BUG；另外，在动态绑定也即在virtual函数中，要注意默认参数的使用。当缺省参数和virtual函数一起使用的时候一定要谨慎，不然出了问题怕是很难排查。