C++ 面向对象面试题, 请介绍 C++ 多态的实现原理?

Step 1

Q:: 什么是 C++ 的多态？

A:: C++ 的多态是指同一个接口可以有不同的实现方式。多态主要分为编译时多态（静态多态）和运行时多态（动态多态）。编译时多态通过函数重载和模板实现，而运行时多态则通过继承和虚函数实现。

Step 2

Q:: C++ 中如何实现编译时多态？

A:: 编译时多态主要通过函数重载和模板来实现。函数重载允许同一个函数名在同一个作用域内有多个版本，而模板允许创建可以处理不同数据类型的泛型函数或类。

Step 3

Q:: C++ 中如何实现运行时多态？

A:: 运行时多态通过继承和虚函数实现。基类中声明虚函数，派生类中重写这些虚函数，并通过基类指针或引用指向派生类对象时，调用的是派生类的实现。这需要通过虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）来实现。

Step 4

Q:: 什么是虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）？

A:: 虚函数表（vtable）是由编译器为每个包含虚函数的类生成的一个数组，数组中存储了该类的虚函数的地址。虚函数指针（vptr）是每个对象内部的一个隐藏指针，指向该对象所属类的虚函数表。在运行时，通过 vptr 和 vtable 机制实现动态绑定。

Step 5

Q:: 什么是纯虚函数？

A:: 纯虚函数是在基类中声明但不提供具体实现的虚函数，声明方式为在函数声明后面加 '= 0'。纯虚函数的存在使得基类成为抽象类，不能实例化对象，只能作为接口供派生类实现。

Step 6

Q:: C++ 的多态有什么优点？

A:: C++ 的多态提高了代码的灵活性和可扩展性，允许在不修改现有代码的情况下通过新的派生类扩展功能。同时，通过多态实现的接口可以减少重复代码，提高代码的可维护性。

Step 1

Q:: 什么是C++中的多态性？

A:: 多态性是面向对象编程的基本概念之一，允许对象在不同的上下文中表现出不同的行为。在C++中，多态性主要通过虚函数来实现。通过多态性，程序可以在运行时根据对象的实际类型来调用适当的方法，而不必在编译时确定。这种机制提供了代码的可扩展性和灵活性。

Step 2

Q:: C++多态性是如何实现的？

A:: C++中的多态性通过虚函数和虚函数表（vtable）来实现。当一个类中有虚函数时，编译器会为该类生成一个虚函数表，这个表中存储了类的虚函数指针。在运行时，当调用一个虚函数时，程序会查找对象对应的虚函数表中的函数指针，进而调用实际的函数实现。这种机制允许在继承体系中通过基类指针或引用来调用派生类的函数实现。

Step 3

Q:: 什么是虚函数表（vtable）？

A:: 虚函数表（vtable）是C++编译器为支持多态性而创建的一个隐藏的数据结构。每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，表中存储了指向该类的虚函数的指针。在继承关系中，派生类的虚函数表会根据需要覆盖基类的虚函数指针，从而实现多态调用。

Step 4

Q:: 如何在C++中定义虚函数？

A:: 在C++中，可以通过在函数声明前加上关键字virtual来定义虚函数。例如：virtual void functionName();。当一个函数被声明为虚函数时，即使通过基类指针或引用调用这个函数，也会根据对象的实际类型调用对应的派生类实现。

Step 5

Q:: 纯虚函数和抽象类是什么？

A:: 纯虚函数是一个没有具体实现的虚函数，其定义形式为：virtual void functionName() = 0;。一个类中如果包含一个或多个纯虚函数，该类就被称为抽象类，无法实例化对象。抽象类通常用作基类，派生类必须实现所有纯虚函数才能实例化对象。