施磊老师c++(六)

最新推荐文章于 2025-03-17 17:04:17 发布
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分类专栏： 施磊老师cpp 文章标签： c++ 开发语言
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版权

继承与多态-多重继承

文章目录

1.虚基类和虚继承

本节内容

  1. 多重继承?
    代码复用, 一个派生类 有多个基类
    抽象类—有纯虚函数的类

  2. 虚基类
    virtual的两种修饰

  3. 修饰成员方法----叫做虚函数

  4. 修饰继承方式—>虚继承. 被虚继承的类, 称为虚基类

class A { private: int ma; };
class B : virtual public A
{
private:
    int mb;
};

  1. 看一下虚基类的结构
    基类被虚继承后的 内存布局 如下: 多了 vbptr 和 vbtable, 注意区别 vfptr与vftable
    virtual base 与 virtual func

    class A size(4):
        +---
 0      | ma
        +---




class B size(12):  ----  x86上
        +---
 0      | {vbptr}      -----  重点 :  指向vbtable
 4      | mb
        +---
        +--- (virtual base A)   ----  这里开始是A
 8      | ma
        +---

B::$vbtable@:
 0      | 0
 1      | 8 (Bd(B+0)A)      ----- 重点, 相较于vbptr的偏移量

  2. 根据这个结构, 思考下面这个例子为什么出错?

    #include <iostream>
using namespace std;


class A 
{ 
private: 
    int ma;
public:
    virtual void func()
    {
        cout << "call A:func" << endl;
      }

    //添加一个 new重载, 看看 new和delete的一不一样
    void operator delete(void* ptr)
    {
        cout << "delete p: " << ptr << endl;
        free(ptr);

    }
};
class B : virtual public A
{
private:
    int mb;
public:
    void func()
    {
        cout << "call B:func" << endl;
    }
    //添加一个 new重载, 看看 new和delete的一不一样
    void* operator new(size_t size)
    {
        void* p = malloc(size);
        cout << "new p: " << p << endl;
        return p;
    }
};

int main() { 

    // 基类指针指向派生类对象, 永远指向 派生类内存起始地址
    // 正式由于这个原因, 使得虚基类中, 派生类继承的虚基类, 在内存结构最下面, 起始是vbptr,  使得堆上释放会出错 
    A *a= new B();
    a->func();  // 可以正确调用
    delete a;   // 但是释放有问题
      
    return 0;
}


/*
new p: 00BB6FA0
call B:func
delete p: 00BB6FA8   
*/

//发现new和delete的不是一块地方, --- 编译器不同, 可能会没有这个问题
//vs不行, 但是linux的g++确是正确的

//实测发现 g++ (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0 的g++ 貌似也不行,没搞明白

    vs里不使用堆, 就没有这个问题

    B b;
A *a= &b;
a->func();

2.菱形继承—怎么解决?

本节内容

  1. 菱形继承示意图

            A
       / \
      /   \
     B     C
      \   /
       \ /
        D
          A
         /|\
        / | \
       B  C  D
        \ | /
         \|/
          E
        A
       / \
      B   C
       \ / \
        D   E
         \ /
          F

  2. 菱形继承面临的问题
    第一个图中,在菱形继承中，D 会包含两份 A 的成员（通过 B 和 C），这可能导致二义性和资源浪费。

  3. cpp开源代码,很少有 多重继承

  4. 实例: 重复构造, 浪费资源

    #include <iostream>
using namespace std;


class A 
{ 
private: 
    int ma;
public:
    A(int data) :ma(data) { cout << "A()" << endl; }

    ~A() { cout << "~A()" << endl; }
    
};


class B : public A
{
private:
    int mb;
public:
    B(int data) :A(data), mb(data) { cout << "B()" << endl; }

    ~B() { cout << "~B()" << endl; }

};

class C : public A
{
private:
    int mc;
public:
    C(int data) :A(data), mc(data) { cout << "C()" << endl; }

    ~C() { cout << "~C()" << endl; }

};

class D : public B, public C
{
private:
    int md;
public:
    D(int data) :B(data),C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }

    ~D() { cout << "~D()" << endl; }

};

int main() { 

    D d(10);
      
    return 0;
}



A()
B()
A()
C()
D()
~D()
~C()
~A()
~B()
~A()

    使用虚继承解决, 继承的A全部换为虚继承

  5. 特别注意:由于B,C都是虚继承, D继承B,C时, A的vbtable是在D里面的, 因此D里面必须对A构造, 默认构造是不需要这样的, 但是A里面写了 自定义带参构造, 就需要写上了

    #include <iostream>
using namespace std;


class A 
{ 
private: 
    int ma;
public:
    A(int data) :ma(data) { cout << "A()" << endl; }

    ~A() { cout << "~A()" << endl; }
    
};


class B : virtual public A
{
private:
    int mb;
public:
    B(int data) :A(data), mb(data) { cout << "B()" << endl; }

    ~B() { cout << "~B()" << endl; }

};

class C : virtual public A
{
private:
    int mc;
public:
    C(int data) :A(data), mc(data) { cout << "C()" << endl; }

    ~C() { cout << "~C()" << endl; }

};

class D : public B, public C  //B和C里面的vbptr存储的偏移量 是不同的
{
private:
    int md;
public:
    D(int data) :A(data), B(data),C(data), md(data) { cout << "D()" << endl; }

    ~D() { cout << "~D()" << endl; }

};

int main() { 

    D d(10);
      
    return 0;
}





A()
B()
C()
D()
~D()
~C()
~B()
~A()

面试问题: 怎么理解多重继承的?—重点

好处:可以更多的 代码复用
坏处: 菱形继承会出现 派生类 有多份 间接基类的数据 设计的问题

3.c++提供的四种类型转换

本节内容

  1. c中类型强转:
    int a = (int)b;

  2. cpp里的语言级别强转

    const_cast:
	去掉常量属性的类型转换.
        
static_cast:
	能提供编译器认为安全的类型转换.---做有关联的类型转换 

reinterpret_cast:
	类似于c风格的强转.
        
dynamic_cast:
	主要用于继承结构中, 可以支持RTTIL类型识别的上下转换

  3. 代码:

    #include <iostream>
using namespace std;


class A 
{ 
public:
    virtual void func() { cout << "~A()" << endl; }
    
};


class B : public A
{

public:

    void func() { cout << "~B()" << endl; }

};

class C : public A
{

public:

    void func() { cout << "~C()" << endl; }

    //添加新功能, 
    void funcss()
    {
        cout << "sssss" << endl;
    }

};

void classShow(A* p) //指针若是C类型, 就调用funcss, 而不是func
{
    //typeid(*p).name()=="C",  不用这个, 用dynamic_cast
    //dynamic_cast会检查 p指针 是否指向的 是一个 C类型的对象
    // p->vfptr->vftable RTTI信息, 如果是, dynamic转型成功, 
    // 返回C对象的地址给 c2, 否则返回 nullptr
    //编译时期类型转换, 不能识别RTTI信息

    C* c2 = dynamic_cast<C*>(p);   //static_cast在这里永远都能强转成功
    if (c2 != nullptr)
    {
        c2->funcss();
    }
    else p->func();
}

int main() { 

    //const int a = 10;
    //**************************************************************************************************************
    //const_cast
    //int* p = (int*)&a;
    //int* p2 = const_cast<int*>(&a);  //二者在汇编上是一样的, 但是const_cast不能跨类型转换, 只能基本类型一样的转换
    /*
     int* p = (int*)&a;
00D51FC7  lea         eax,[a]  
00D51FCA  mov         dword ptr [p],eax  

    int* p2 = const_cast<int*>(&a);
00D51FCD  lea         eax,[a]  
00D51FD0  mov         dword ptr [p2],eax  
    */

    //double* p3 = (double*)&a;
    //double* p4 = const_cast<double*>(&a);  // 这就是不行的
    //*****************************************************************************************************************
    //static_cast----编译时期类型转换
    //int a = 10;
    //char b = static_cast<int>(a);
    //int* p = nullptr;
    //short* c = static_cast<short*>(p); // 只能做有联系的类型转换
    /*
1. 什么是有关系的类型？

继承关系：例如基类指针和派生类指针。

基本类型的隐式转换：例如 int 到 double。

用户定义的类型转换：例如类中定义了转换运算符。

在这些情况下，static_cast 可以安全地使用。

2. 什么是无关的类型？

完全不同的指针类型：例如 int* 和 double*，char* 和 float* 等。

不相关的类类型：例如两个没有继承关系的类。
    */

    //*****************************************************************************************************************
    //reinterpret_cast  类似与c风格, 啥都不管

    //*****************************************************************************************************************
    //dynamic_cast
    A a;
    B b;
    C c;
    classShow(&a);
    classShow(&b);
    classShow(&c);
    //结合classShow处看
    



    return 0;
}

  4. 什么是 RTTI？

    RTTI 是 C++ 的一种特性，允许程序在运行时获取对象的类型信息。它主要由以下两部分组成：

    • typeid 运算符：用于获取对象的类型信息。
    • dynamic_cast 运算符：用于在继承层次中进行安全的类型转换。

    RTTI 需要编译器支持，并且在运行时需要额外的内存来存储类型信息。

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一个类里面定义了虚函数，那么这个类定义的对象，其运行时，内存中开始部分，多存储一个vfptr虚函数指针，指向相应类型的虚函数表vftable。在继承结构中，基类指针（引用）指向派生类对象，通过该指针（引用）调用同名覆盖方法，基类指针指向哪个派生类对象，就会调用哪个派生类的覆盖方法，称为多态，多态底层通过动态绑定来实现。如果派生类的方法，和基类继承来的某个方法、返回值、函数名、参数列表都相同，而且基类方法是虚函数，那么派生类的方法自动处理成虚函数。基类对象（上）==> 派生类（下）（由上到下转换不可以）
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剩余有关面试的等到明年投简历前学习。
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所以在C++中第一个结果和第三个结果都是被常量初始化替换了，就是初始化的10，而实际上a的值也已经被*p给修改了。inline内联函数，在编译过程中就没有函数调用的开销了，在函数调用点直接把函数的代码进行展开处理。答2：实际上就是作用域的问题，只有在同一个作用域内的相同函数名直接使用不同的参数列表才能进行重载。什么是函数重载：从函数调用来看，是处在同一作用域内的同名但不同参数列表的一组函数。由于c++和c生产符号的规则不一样，所以在编译的时候，无法进行对应（找不到）。
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当new Base()的时候，Base()的构造函数调用了clear(),把new的Base对象的内容全部归零了，包括vfptr，而在运行的时候，找不到vftable了，就出错了。如果派生类中的方法，和基类继承来的方法，返回值，函数名，参数列表都相同，而基类的方法是虚函数，那么这个派生类的方法，自动处理成虚函数。一个类里面定义了虚函数，那么这个类定义的对象，其运行时，内存中开始的部分，多存储一个vfptr虚函数指针，指向相应类型的虚函数表vftable。底层是通过动态绑定来实现的。
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5、负载均衡中，每个服务器有不同的人进行注册，不同服务器上的用户要进行通信的话，主要引入了redis的发布订阅作为MQ消息队列的功能，实现跨服务器的消息通信。4、单机下并发能力有限，要多机扩展，挂一个nginx的负载均衡，基于tcp的cs通信，是一个长连接（客户端给服务器发消息，服务端给客户端推消息）压力测试：单机到5、6千，是跟服务器的fd有关的，所以可以更改fd的最大上限，可以让单机达到两万的并发量。2、服务层map和绑定器，做了一个消息的fd，从消息解析到json，得到消息的id，通过回调处理消息。
施磊c++项目muduo
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### 施磊 C++ muduo 项目介绍 muduo是一个高性能的C++网络库，由陈硕开发并维护。此库广泛应用于高并发服务器程序的设计与实现中[^2]。 #### 主要特性 - **线程安全**：通过`shared_ptr`和`weak_ptr`解决多线程环境下共享资源的安全访问问题。 - **高效性能**：针对Linux平台进行了大量优化，能够处理大量的并发连接请求。 - **易于扩展**：提供了丰富的接口供开发者自定义协议解析逻辑和服务端业务流程控制。 #### 使用场景 适用于构建各种类型的分布式系统，特别是需要频繁通信的服务间交互模块。例如即时通讯软件、在线游戏后台等都需要依赖类似的框架来保证系统的稳定性和响应速度。 ```cpp // 创建TCP服务器实例 TcpServer server(loop, InetAddress(listenPort), "EchoServer"); server.setConnectionCallback( std::bind(&onConnection, _1)); server.setMessageCallback( std::bind(&onMessage, _1, _2, _3)); server.start(); loop.loop(); ``` 上述代码展示了如何利用muduo创建一个简单的回声(Echo) TCP Server，在这里注册了两个回调函数分别用于新连接建立以及接收到消息后的事件触发。 #### 学习路径建议 对于想要深入了解该项目的同学来说，可以从以下几个方面入手： - 阅读官方文档及注释说明； - 参考施磊老师的《C++课程笔记》系列资料中的相关内容部分[^1]； - 实践操作启动样例工程，熟悉基本命令行指令[^3]；
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