原来 C++ 这么简单：每日十题轻松学 (Day 4 多态与 RTTI 篇)

📘 本篇围绕 C++ 运行时多态机制（虚函数、虚表、类型识别等）展开。虚函数是类设计的灵魂，但也隐藏许多坑：对象切割、析构不虚、类型转换失败……本篇精选 10 个实际常见的问题，解释 + 示例 + 延伸练习，助你培基托底，深入内核。

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🔁 Day 3 快速回顾

矩点	记忆要点
构造函数类型	默认、有参、拷贝、移动
explicit	禁止隐式类型转换
Rule of Five	自编辑资源管理类必须遵守
静态成员变量	类共用，非对象的成员
对象大小	受成员顺序、对齐和虚表影响

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🔹 今日目标：进入 C++ 运行时多态的核心机制

• 明确虚函数、vtable 和 vptr 的本质
• 理解不同条件下多态是否生效
• 识别对象切割、析构不虚等隐怪问题
• 熟悉二连符工具：typeid 和 dynamic_cast

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🎓 十大核心问题 + 深层解读

【Q1】什么是虚函数？

📅 概念：
虚函数用 virtual 关键字声明，支持运行时多态

🔎 代码示例：

class Animal {
public:
    virtual void speak() { std::cout << "Animal\n"; }
};
class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override { std::cout << "Dog\n"; }
};

🔹 区别：

类型	绑定时机	是否支持多态
普通函数	编译期	不支持
虚函数	运行期	支持

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【Q2】虚函数的本质是什么？

📅 原理：
C++ 通过“虚函数表 vtable ” 和 “虚表指针 vptr ” 实现多态

🔎 代码示意：

• 每个有虚函数的类都有一个 vtable
• 每个对象内部隐藏一个 vptr 指向对应的 vtable

🔹 调用虚函数 = 通过 vptr 查表调用

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【Q3】多态生效需要哪些条件？

🔹 有效多态的 3 大条件：

1. 基类函数是 virtual
2. 子类重写了此虚函数
3. 通过“基类指针/引用” 调用

🔔 错误示例：

Dog d;
d.speak(); // 非多态，编译期绑定

🔔 正确示例：

Animal* a = new Dog;
a->speak(); // 多态，运行期确定调用

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【Q4】什么是对象切割 (Object Slicing) ？

📅 定义： 用子类对象输入基类对象，就会被“切割成基类部分”

🔎 代码示例：

void print(Animal a) {
    a.speak();  // 只有 Animal 部分，切割了
}

Cat c;
print(c);  // 调用 Animal::speak()

📈 改进：
给入参改为引用/指针，防止切割

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【Q5】析构函数为什么一定要声明为 virtual？

📅 问题： 如果某类有 virtual 函数，应该把析构函数也声明为 virtual

否则后果： 通过基类指针 delete 子类对象时，只调用基类析构，子类资源泄露

解決：

virtual ~Animal(); // 完全析构

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【Q6】什么是 RTTI？

RTTI = Run-Time Type Information

在运行期获取对象实际类型，仅适用于含虚函数的类

两个工具操作符：

• typeid(expr) ：获取类型对象
• dynamic_cast<T*> ：安全地转换指针

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【Q7】怎么用 typeid 确认类型？

Base* p = new Derived;

if (typeid(*p) == typeid(Derived)) {
    std::cout << "It's Derived\n";
}

前提： 类中有虚函数，否则 typeid(*p) 只看指针类型

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【Q8】 dynamic_cast 是怎么做安全类型转换的？

Base* b = new Derived;

if (Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b)) {
    d->draw();  // 转换成功
} else {
    std::cout << "Conversion failed\n";
}

特性：

• 成功返回子类指针
• 失败返回 nullptr
• 仅适用于含 virtual 函数的类

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【Q9】含虚函数类会增加对象大小吗？

代码比较：

class A { int x; };
class B { virtual void f(); int x; };

std::cout << sizeof(A) << " " << sizeof(B);

结果： B 比 A 大，因为多了 vptr

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【Q10】如何避免对象切割并保留多态？

错误示例：

Base b = Derived(); // 切割只保留基类
b.virtualFunc();    // 调用的是 Base 版本

正确使用：
使用基类指针或引用，不用值传递

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📙 结论手册：重点全记

矩点	记忆讲解
虚函数	运行时绑