C++ 面向对象编程：多态相关面试简答题

母文章：✨C++ 多态：化身千万的代码魔法

在母文章的讲解里，我们通过代码和具体的样例，针对面向对象三大特性之一的多态进行了详细的讲解，接下来在这篇子文章中，我们会进行多态相关面试题的简答题的汇总。

• 什么是多态？

多态是指不同类型的对象能够有一个统一的调用接口，或者一个统一的关键字能够构成多种不同的行为，能够通过同名函数调用实现不同效果的行为就叫做多态。

• 什么是隐藏（重定义）、重写（覆盖）和重载？

• 隐藏（重定义）是指基类和派生类之间具有同名的成员函数/成员变量，就会构成隐藏。如果是派生类实例化的对象区调用构成隐藏的成员，则只会调用派生类自己作用域的成员，如果要调用基类对应的成员，则必须声明类域。
• 重写（覆盖）需要在满足成员函数隐藏的条件下，要在基类的函数前加上virtual修饰使其变为虚函数，并且派生类在重写（覆盖）基类的虚函数时还要满足参数的相同，一般返回类型也必须相同（返回类型如果不同，那么则构成协变关系）。
• 重载是指在同一作用域下函数名相同的情况，参数列表必须不同，对返回值类型不作要求。

• 多态的实现原理是什么？

多态的实现原理是借用虚函数表，在运行时根据不同的对象来判断具体调用哪一个虚函数。

在调用虚函数时，主要是经历一下三个步骤：

1. 通过对象的vptr（虚函数表指针）找到其类的vtable（虚函数表）。

2. 在vtable中找到对应函数的地址。

3. 调用该函数，并隐式地传入一个this指针，该指针指向调用它的那个具体对象。
   这个过程被称为“动态绑定”或“晚期绑定”。

• 静态成员函数能不能被设计为虚函数？

静态成员函数是不能被设计为虚函数的。

静态成员实际上算是存在于类作用域的普通全局函数，并不是被成员对象指针或者引用进行调用的，并且是在编译时直接就确定好函数地址的。

所以在调用静态成员函数时，函数内部是没有this指针的（违背了多态的构成条件：必须是基类的指针或者引用区调用虚函数），就无法构成虚函数的调用。所以不能被设计为虚函数。

class Device {
public:// 虚函数：统一的“开启”接口virtual void turnOn() {std::cout << "设备已开启" << std::endl;}// 虚析构函数（很重要）virtual ~Device() {} //如果static前加了virtual会报错：error C2216: “virtual”不能和“static”一起使用static void func(){cout << "static void func()" << endl;}
};

• inline内联函数能不能被设计为虚函数？

内联函数是可以被设计为虚函数的。

• 在构成多态调用的情况下，编译器会自动忽略内联属性，不会直接在代码段展开函数。
• 但如果是一般对象直接调用内联虚函数，不构成多态，编译器会根据内联属性展开代码段。

• 构造函数可以被设计为虚函数吗？

构造函数不能被设计为虚函数的、，因为对象的虚函数表地址的链接是在构造对象时才被确定的，无法被设计为虚函数。

• 析构函数可以被设计为虚函数吗？

析构函数是可以被并且被建议设计为虚函数的，这样的有助于进行析构对象时的多态行为，因为编译器会把析构函数的名词统一变为destructor构成多态行为，防止在析构派生类对象时出现内存泄漏的问题。

• 对象访问普通函数更快还是访问虚函数更快？

• 如果不构成多态行为，对象访问普通函数和虚函数是一样快的。
• 如果构成多态行为，访问虚函数的效率会比普通函数慢一些，因为调用虚函数，会通过虚函数表地址找到虚函数表，然后再访问对应的虚函数地址。

• 虚函数表是在什么阶段编译生成的？存放在内存的哪片区域？

虚函数表在编译阶段生成，并最终存放在进程内存常量区的代码段中。

• 菱形继承容易造成的问题？虚继承的原理是什么？

菱形继承容易造成数据冗余和二义性问题。

虚继承的原理就是在继承对象时，编译器会把虚继承的基类子对象存放在对象的末尾，并且基类子对象在继承的过程中只保留一份，这样无论派生类继承多少次，都只会存在一份基类子对象。

• 什么是抽象类？抽象类的作用是什么？

含有纯虚函数（只有声明没有实现的虚函数）的类就叫做抽象类。

抽象类的作用是变相强制要求派生类对纯虚函数进行重写，因为抽象类无法实例化出对象。

就像车这一概念和车品牌的关系（is-a继承关系），车这一概念无法单独存在，现实存在的车子必须是有品牌的。