C++ 面向对象面试题, 什么是多态?简单介绍下 C++ 的多态?

QA

Step 1

Q:: 什么是多态？

A:: 多态是面向对象编程的一个核心概念，它允许同一接口调用不同的实际方法。多态主要分为两种：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运算符重载实现，运行时多态则通过继承和虚函数实现。

Step 2

Q:: 简单介绍下 C++ 的多态？

A:: C++ 中的多态主要通过虚函数实现。基类中的虚函数在派生类中可以被重新定义（覆盖）。当通过基类指针或引用调用虚函数时，实际调用的是派生类的实现。这种机制称为运行时多态。C++ 还支持编译时多态，通过模板和函数重载实现。

Step 3

Q:: 如何实现运行时多态？

A:: 通过在基类中定义虚函数，并在派生类中重写这些虚函数。当使用基类指针或引用指向派生类对象时，调用的虚函数会根据实际对象的类型进行动态绑定。例如：

 
class Base {
public:
    virtual void show() { std::cout << "Base"; }
};
class Derived : public Base {
public:
    void show() override { std::cout << "Derived"; }
};
Base* b = new Derived();
b->show(); // 输出 Derived

Step 4

Q:: 什么是虚函数表（vtable）？

A:: 虚函数表是由编译器生成的一张表格，存储类的虚函数地址。每个对象有一个指向虚函数表的指针（vptr）。当调用虚函数时，通过 vptr 找到虚函数表，再通过表中的指针调用实际的函数实现。

Step 5

Q:: 编译时多态与运行时多态的区别？

A:: 编译时多态是在编译期间确定函数调用关系，如函数重载和模板。运行时多态则是在运行期间确定，通过虚函数和继承实现。编译时多态效率较高，但灵活性不如运行时多态。

用途

多态性是面向对象编程的重要特性，使得代码具有更好的灵活性和可维护性。在实际生产环境中，特别是在设计大型系统和框架时，多态性可以有效地管理复杂性，允许不同的模块或组件独立开发和演化。例如，GUI 系统中，按钮、文本框等控件可以通过多态性实现统一的处理接口。网络通信协议栈中，不同层次的协议处理可以通过多态性实现灵活的处理逻辑。\n

相关问题

🦆

什么是继承?▷

继承是面向对象编程的另一核心概念，它允许一个类（派生类）继承另一个类（基类）的属性和方法。继承可以实现代码重用和扩展。例如：

 
class Base {
public:
    void func() { std::cout << "Base func"; }
};
class Derived : public Base {
public:
    void func() { std::cout << "Derived func"; }
};

🦆

什么是封装?▷

封装是面向对象编程的基本原则之一，它将对象的状态（属性）和行为（方法）绑定在一起，并隐藏内部实现细节。通过封装，类的内部实现对外界透明，只暴露必要的接口，提高了代码的安全性和可维护性。

🦆

如何实现函数重载?▷

函数重载是指在同一作用域内允许有多个同名函数，但参数列表不同。编译器通过函数的参数列表区分这些重载函数。函数重载提高了程序的灵活性。例如：

 
void print(int i) { std::cout << i; }
void print(double d) { std::cout << d; }
void print(std::string s) { std::cout << s; }

🦆

什么是运算符重载?▷

运算符重载是指在 C++ 中允许重定义或扩展内置运算符的功能，使得它们能够用于用户自定义类型。运算符重载通过在类中定义特定的运算符函数实现。例如：

 
class Complex {
public:
    Complex operator+(const Complex& c) { 
        return Complex(real + c.real, imag + c.imag);
    }
private:
    double real, imag;
};

🦆

模板的作用是什么?▷

模板是 C++ 中实现泛型编程的重要工具。它允许在定义函数或类时使用类型参数，从而实现代码的复用和灵活性。模板有两种：函数模板和类模板。例如：

 
template <typename T>
T add(T a, T b) { return a + b; }

C++ 基础面试题, 什么是多态?简单介绍下 C++ 的多态?

QA

Step 1

Q:: 什么是多态？

A:: 多态是面向对象编程中的一个核心概念，它允许程序通过相同的接口调用不同的具体实现。C++中主要通过虚函数来实现多态性。多态使得一个接口可以对应多个不同的行为，可以通过基类指针或引用来调用派生类的重载方法。

Step 2

Q:: 简单介绍下 C++ 的多态？

A:: 在C++中，多态性通过继承和虚函数来实现。基类中的虚函数可以在派生类中被重写（override），当我们通过基类指针或引用调用这个函数时，实际执行的是派生类的版本。这种机制允许我们编写更具扩展性和可维护性的代码，特别是在需要处理多个类型的对象时。

Step 3

Q:: C++ 中如何实现多态？

A:: C++中实现多态主要通过以下两种方式：1) 基类中定义虚函数，并在派生类中重写这个虚函数。2) 使用抽象基类，其中至少有一个纯虚函数。在运行时通过基类指针或引用调用派生类的函数时，系统会根据对象的实际类型动态调用合适的函数实现。

Step 4

Q:: 多态的优点是什么？

A:: 多态的优点包括代码复用、接口统一、扩展性强以及代码的可维护性提高。多态允许程序在无需修改现有代码的前提下增加新类型，实现模块化和低耦合的设计。

Step 5

Q:: 什么是虚函数？

A:: 虚函数是C++中用来实现多态的一种机制。通过在基类中将函数声明为虚函数，派生类可以重写该函数。在使用基类指针或引用指向派生类对象时，调用的函数是派生类中重写后的版本，而不是基类的版本。

Step 6

Q:: 虚函数表（VTable）是什么？

A:: 虚函数表是一种内部实现机制，用于支持C++的运行时多态性。每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，它存储着指向虚函数的指针。当调用虚函数时，程序通过虚函数表来决定实际调用哪一个函数实现。

Step 7

Q:: C++ 中的纯虚函数和抽象类是什么？

A:: 纯虚函数是一种在基类中定义但没有实现的函数，语法上以= 0表示。一个类如果包含一个或多个纯虚函数，那么它就是一个抽象类，不能实例化对象。抽象类通常用作定义接口的基类，让派生类去实现具体功能。

用途

多态是面向对象编程的核心概念之一，允许在不修改代码的情况下扩展系统的功能。在实际生产环境中，当需要设计一个可以处理不同类型对象的统一接口时，多态尤为重要。多态还常用于设计模式，例如策略模式、工厂模式和状态模式。在这些情况下，多态帮助实现了代码的可维护性和扩展性，使得系统更灵活且易于扩展。\n