C++ 面向对象面试题, C++ 中虚函数的原理?
C++ 面向对象面试题, C++ 中虚函数的原理?
QA
Step 1
Q:: C++ 中虚函数的原理是什么？
A:: C++ 中虚函数通过虚函数表（vtable）实现。每个类都有一个指向虚函数表的指针（vptr），该表存储了指向虚函数实现的指针。当一个对象调用虚函数时，程序会通过对象的 vptr 找到对应的 vtable，然后根据表中的函数指针调用实际的函数实现。这种机制支持多态，允许派生类覆盖基类中的虚函数，从而在运行时选择合适的函数实现。
Step 2
Q:: 虚函数和纯虚函数有什么区别？
A:: 虚函数是指在基类中使用关键字 virtual 声明的成员函数，可以在派生类中被重写。纯虚函数是指在基类中将虚函数设置为0（例如：virtual void func() = 0;），表示这个函数没有实现，派生类必须重写该函数，否则派生类也将成为抽象类，无法实例化。纯虚函数通常用于定义接口。
Step 3
Q:: C++ 中如何实现动态多态？
A:: C++ 中实现动态多态的主要方式是使用虚函数。当基类的指针或引用指向派生类对象时，通过虚函数调用，可以在运行时根据对象的实际类型选择调用相应的函数实现。这种机制依赖于虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）。
Step 4
Q:: 什么是虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）？
A:: 虚函数表（vtable）是一个存储类的虚函数指针的数组，每个包含虚函数的类都有一个 vtable。虚函数指针（vptr）是一个指向虚函数表的指针，每个包含虚函数的对象在内存中都有一个 vptr，用于指向其所属类的 vtable。当虚函数被调用时，程序通过 vptr 找到相应的 vtable，然后通过 vtable 中的指针调用具体的函数实现。
Step 5
Q:: 什么情况下需要使用虚函数？
A:: 虚函数在需要实现多态时使用。例如，当需要基于不同的派生类对象调用不同的实现时，通过基类指针或引用调用虚函数，可以在运行时动态选择合适的函数实现。这对于实现灵活的、可扩展的面向对象设计非常重要。
用途
面试虚函数的相关知识是为了评估候选人对C`++`面向对象特性和多态的理解。虚函数在实际生产环境中常用于设计灵活的、可扩展的软件架构，特别是在需要基于不同对象类型执行不同操作时（如图形库、游戏开发、插件系统等）。理解虚函数的实现原理有助于编写高效、可维护的代码，并避免一些常见的错误（如内存泄漏、未定义行为等）。\n相关问题
C++ 基础面试题, C++ 中虚函数的原理?
QA
Step 1
Q:: C++ 中虚函数的原理是什么？
A:: 虚函数是 C++ 中用于实现多态性的一种机制。虚函数表（VTable）是实现虚函数的重要机制，当一个类包含虚函数时，编译器会为该类创建一个虚函数表，其中存储了该类中所有虚函数的指针。每个包含虚函数的类实例都会有一个指向这个虚函数表的指针，称为虚指针（vptr）。在运行时，当调用虚函数时，程序会通过 vptr 查找对应的函数地址，从而实现动态绑定。
Step 2
Q:: C++ 中虚函数的性能影响是什么？
A:: 虚函数调用会略微影响性能，因为它引入了一个额外的间接寻址过程。相比普通函数调用，虚函数需要先通过 vptr 查找虚函数表，然后再调用函数。不过，这个开销通常是可以接受的，除非在对性能要求极高的场景下，才会被认为是一个问题。
Step 3
Q:: 什么时候需要使用虚函数？
A:: 虚函数通常在实现继承和多态的场景中使用。特别是在基类中定义了一个虚函数，允许派生类重写该函数以实现特定行为时。通过这种方式，能够在运行时根据对象的实际类型调用适当的函数，进而实现多态性。
Step 4
Q:: C++ 中虚函数和纯虚函数的区别是什么？
A:: 虚函数是在基类中声明并可能在基类中定义的函数，派生类可以重写它。纯虚函数是一种特殊的虚函数，其在基类中没有具体实现，仅声明。这使得包含纯虚函数的类成为抽象类，不能直接实例化，而必须通过派生类来实现这些纯虚函数。