C++中多态和虚函数怎么回答

1.定义:

      多态性可以简单地概括为“一个接口,多种方法”,程序在运行时才决定调用的函数,它是面向对象编程领域的核心概念。多态(polymorphism),字面意思多种形状。
  C++多态性是通过虚函数来实现的,虚函数允许子类重新定义成员函数,而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override),或者称为重写。(这里我觉得要补充,重写的话可以有两种,直接重写成员函数和重写虚函数,只有重写了虚函数的才能算作是体现了C++多态性)而重载则是允许有多个同名的函数,而这些函数的参数列表不同,允许参数个数不同,参数类型不同,或者两者都不同。编译器会根据这些函数的不同列表,将同名的函数的名称做修饰,从而生成一些不同名称的预处理函数,来实现同名函数调用时的重载问题。但这并没有体现多态性。

2.多态的区别:

      多态与非多态的实质区别就是函数地址是早绑定还是晚绑定。如果函数的调用,在编译器编译期间就可以确定函数的调用地址,并生产代码,是静态的,就是说地址是早绑定的。而如果函数调用的地址不能在编译器期间确定,需要在运行时才确定,这就属于晚绑定。

3.作用:

      那么多态的作用是什么呢,封装可以使得代码模块化,继承可以扩展已存在的代码,他们的目的都是为了代码重用。而多态的目的则是为了接口重用。也就是说,不论传递过来的究竟是那个类的对象,函数都能够通过同一个接口调用到适应各自对象的实现方法。

  最常见的用法就是声明基类的指针,利用该指针指向任意一个子类对象,调用相应的虚函数,可以根据指向的子类的不同而实现不同的方法。如果没有使用虚函数的话,即没有利用C++多态性,则利用基类指针调用相应的函数的时候,将总被限制在基类函数本身,而无法调用到子类中被重写过的函数。因为没有多态性,函数调用的地址将是一定的,而固定的地址将始终调用到同一个函数,这就无法实现一个接口,多种方法的目的了。

4.影藏:

令人迷惑的隐藏规则
本来仅仅区别重载与覆盖并不算困难,但是C++的隐藏规则使问题复杂性陡然增加。
这里“隐藏”是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数,规则如下:
(1)如果派生类的函数与基类的函数同名,但是参数不同。此时,不论有无virtual
关键字,基类的函数将被隐藏(注意别与重载混淆)。
(2)如果派生类的函数与基类的函数同名,并且参数也相同,但是基类函数没有virtual
关键字。此时,基类的函数被隐藏(注意别与覆盖混淆)。
上面的程序中:
(1)函数Derived::f(float)覆盖了Base::f(float)。
(2)函数Derived::g(int)隐藏了Base::g(float),而不是重载。
(3)函数Derived::h(float)隐藏了Base::h(float),而不是覆盖。

5.纯虚函数


 一、定义
  纯虚函数是在基类中声明的虚函数,它在基类中没有定义,但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”
  virtual void funtion()=0
二、引入原因
   1、为了方便使用多态特性,我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
   2、在很多情况下,基类本身生成对象是不合情理的。例如,动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类,但动物本身生成对象明显不合常理。
  为了解决上述问题,引入了纯虚函数的概念,将函数定义为纯虚函数(方法:virtual ReturnType Function()= 0;),则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类,它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。
三、相似概念
   1、多态性
  指相同对象收到不同消息或不同对象收到相同消息时产生不同的实现动作。C++支持两种多态性:编译时多态性,运行时多态性。
  a、编译时多态性:通过重载函数实现
  b、运行时多态性:通过虚函数实现。

  2、虚函数
  虚函数是在基类中被声明为virtual,并在派生类中重新定义的成员函数,可实现成员函数的动态覆盖(Override)
  3、抽象类
  包含纯虚函数的类称为抽象类。由于抽象类包含了没有定义的纯虚函数,所以不能定义抽象类的对象。

优秀博客https://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7475622  多态

                  http://blog.chinaunix.net/uid-26851094-id-3327323.html  虚函数

6.面试题:

1.C++多态的实现?
        多态分为静态多态和动态多态。静态多态是通过重载和模板技术实现,在编译的时候确定。动态多态通过虚函数和继承关系来实现,执行动态绑定,在运行的时候确定。
动态多态实现有几个条件:
(1) 虚函数;
(2) 一个基类的指针或引用指向派生类的对象;
基类指针在调用成员函数(虚函数)时,就会去查找该对象的虚函数表。虚函数表的地址在每个对象的首地址。查找该虚函数表中该函数的指针进行调用。
每个对象中保存的只是一个虚函数表的指针,C++内部为每一个类维持一个虚函数表,该类的对象的都指向这同一个虚函数表。
虚函数表中为什么就能准确查找相应的函数指针呢?因为在类设计的时候,虚函数表直接从基类也继承过来,如果覆盖了其中的某个虚函数,那么虚函数表的指针就会被替换,因此可以根据指针准确找到该调用哪个函数。

2.虚函数的作用?

    定义:在某基类中声明为 virtual 并在一个或多个派生类中被重新定义的成员函数,用法格式为:virtual 函数返回类型 函数名(参数表) {函数体};实现多态性,通过指向派生类的基类指针或引用,访问派生类中同名覆盖成员函数。

     虚函数为了重载和多态的需要,在基类中是由定义的,即便定义是空,所以子类中可以重写也可以不写基类中的函数!

    引入原因:为了方便使用多态特性,我们常常需要在基类中定义虚函数。

    但是虚函数在设计上还具有封装和抽象的作用。比如抽象工厂模式。

3.纯虚函数

虚函数是一种特殊的虚函数,在许多情况下,在基类中不能对虚函数给出有意义的实现,而把它声明为纯虚函数,它的实现留给该基类的派生类去做。这就是纯虚函数的作用。

引入原因:

1、同“虚函数”;

2、在很多情况下,基类本身生成对象是不合情理的。例如,动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类,但动物本身生成对象明显不合常理。

4.虚函数表:

     虚函数表是针对类的还是针对对象的?同一个类的两个对象的虚函数表是怎么维护的?

     编译器为每一个类维护一个虚函数表,每个对象的首地址保存着该虚函数表的指针,同一个类的不同对象实际上指向同一张虚函数表。

5.纯虚函数如何定义,为什么对于存在虚函数的类中析构函数要定义成虚函数
      为了实现多态进行动态绑定,将派生类对象指针绑定到基类指针上,对象销毁时,如果析构函数没有定义为析构函数,则会调用基类的析构函数,显然只能销毁部分数据。如果要调用对象的析构函数,就需要将该对象的析构函数定义为虚函数,销毁时通过虚函数表找到对应的析构函数。 

6.析构函数能抛出异常吗 

(1) 如果析构函数抛出异常,则异常点之后的程序不会执行,如果析构函数在异常点之后执行了某些必要的动作比如释放某些资源,则这些动作不会执行,会造成诸如资源泄漏的问题。

(2) 通常异常发生时,c++的机制会调用已经构造对象的析构函数来释放资源,此时若析构函数本身也抛出异常,则前一个异常尚未处理,又有新的异常,会造成程序崩溃的问题。

7.构造函数和析构函数中调用虚函数吗?

8.虚函数和纯虚函数区别

(1)类里声明为虚函数的话,这个函数是实现的,哪怕是空实现,它的作用就是为了能让这个函数在它的子类里面可以被重载,            这样的话,这样编译器就可以使用后期绑定来达到多态了

         纯虚函数只是一个接口,是个函数的声明而已,它要留到子类里去实现。

(2)虚函数在子类里面也可以不重载的;但纯虚必须在子类去实现,这就像Java的接口一样。通常我们把很多函数加上virtual,          是一个好的习惯,虽然牺牲了一些性能,但是增加了面向对象的多态性,因为你很难预料到父类里面的这个函数不在子类            里面不去修改它的实现。

(3)虚函数的类用于“实作继承”,继承接口的同时也继承了父类的实现。当然我们也可以完成自己的实现。纯虚函数的类用               于“介面继承”,主要用于通信协议方面。关注的是接口的统一性,实现由子类完成。一般来说,介面类中只有纯虚函数的。

(4)带纯虚函数的类叫虚基类,这种基类不能直接生成对象,而只有被继承,并重写其虚函数后,才能使用。这样的类也叫抽            象类。

         虚函数是为了继承接口和默认行为

        纯虚函数只是继承接口,行为必须重新定义

9.派生类构造函数的调用次序有三个原则:  

(1)虚基类的构造函数在非虚基类之前调用;  

(2)若同一层次中包含多个虚基类,这些虚基类的构造函虚基类和非虚基类的区别数按它们说明的次序调用;  

(3)若虚基类由非虚基类派生而来,则仍先调用基类构造函数,再调用派生类的构造函数.

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