面试题——轻松搞定面试中的“虚
提要
今天要整理的知识点是C++中有关虚的一切。
包括:虚函数,纯虚函数,虚基类,虚继承...
1.什么是虚函数,有什么作用?
在基类用virtual声明成员函数为虚函数。这样就可以在派生类中重新定义此函数,为它赋予新的功能,并能方便地被调用。在类外定义虚函数时,不必再加virtual。该函数就是虚函数了。虚函数是多态性的基础,其调用的方式是动态联编(程序运行时才决定调用基类的还是子类)。虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数,并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数,达到多态的目的。
2.什么是纯虚函数,什么是纯虚类,有什么作用?
纯虚函数只有函数的名字而不具备函数的功能,不能被调用。它只是通知编译系统:“在这里声明一个虚函数,留待派生类中定义”。在派生类中对此函数提供定义后,它才能具备函数的功能,可被调用。声明纯虚函数的一般形式是
virtual 函数类型 函数名 (参数表列)=0;
纯虚类也称抽象类,凡是包含纯虚函数的类都是抽象类。因为纯虚函数是不能被调用的,包含纯虚函数的类是无法建立对象的。
抽象类的作用是作为一个类族的共同基类,或者说,为一个类族提供一个公共接口。
3.为什么有的类的析构函数需要设为virtual?是否每个类的析构函数都要设置成virtual?是否可以将析构函数设置成内联函数。
这样做是为了当用一个基类的指针删除一个派生类的对象时,派生类的析构函数会被调用。
当然,并不是要把所有类的析构函数都写成虚函数。因为当类里面有虚函数的时候,编译器会给类添加一个虚函数表,里面来存放虚函数指针,这样就会增加类的存储空间。所以,只有当一个类被用来作为基类的时候,才把析构函数写成虚函数。
可以。
4.析构函数是否可以是纯虚函数?
可以,当需要定义一个抽象类,如果其中没有其他合适的函数,可以把析构函数定义为纯虚的。
5.是否可以将构造函数声明为virtual?
虚函数的意思就是开启动态绑定,程序会根据对象的动态类型来选择要调用的方法。然而在构造函数运行的时候,这个对象的动态类型还不完整,没有办法确定它到底是什么类型,故构造函数不能动态绑定。(动态绑定是根据对象的动态类型而不是函数名,在调用构造函数之前,这个对象根本就不存在,它怎么动态绑定?)
6.是否可以在析构函数或者构造函数中调用虚函数?
在构造函数不要调用虚函数。在基类构造的时候,虚函数是非虚,不会走到派生类中,既是采用的静态绑定。显然的是:当我们构造一个子类的对象时,先调用基类的构造函数,构造子类中基类部分,子类还没有构造,还没有初始化,如果在基类的构造中调用虚函数,如果可以的话就是调用一个还没有被初始化的对象,那是很危险的,所以C++中是不可以在构造父类对象部分的时候调用子类的虚函数实现。但是不是说你不可以那么写程序,你这么写,编译器也不会报错。只是你如果这么写的话编译器不会给你调用子类的实现,而是还是调用基类的实现。
在析构函数中也不要调用虚函数。在析构的时候会首先调用子类的析构函数,析构掉对象中的子类部分,然后在调用基类的析构函数析构基类部分,如果在基类的析构函数里面调用虚函数,会导致其调用已经析构了的子类对象里面的函数,这是非常危险的。
7.什么叫虚继承?有什么作用?
虚继承,就是在被继承的类前面加上virtual关键字,这时被继承的类称为虚基类。虚继承在多重继承的时可以防止二义性。主要用在如下的菱形继承:
- class A
- class B1:public virtual A;
- class B2:public virtual A;
- class D:public B1,public B2;
由于共享所以不必要在对象内存中保存多份虚基类子对象的拷贝,这样较之多继承节省空间。虚拟继承与普通继承不同的是,虚拟继承可以防止出现diamond继承时,一个派生类中同时出现了两个基类的子对象。也就是说,为了保证这一点,在虚拟继承情况下,基类子对象的布局是不同于普通继承的。因此,它需要多出一个指向基类子对象的指针。
8.什么是虚函数表?
为实现动态联编,编译器为每个包含虚函数的类创建一个表,称为vtable,在vtable中,编译器放置了特定类的虚函数地址,在每个带有虚函数的类中编译器会秘密地设置一个虚函数表指针,称为vptr,指向对象的vtable,通过基类指针做虚函数调用时,也就是多态调用时,编译器静态地插入取得这个vptr,并在vtable表种查找函数地址的代码,这样就能调用正确的函数。
9.什么是动态联编?
动态联编是指在程序执行的时候才将函数实现和函数调用关联,因此也叫运行时绑定或者晚绑定,动态联编对函数的选择不是基于指针或者引用,而是基于对象类型,不同的对象类型将做出不同的编译结果。C++中一般情况下联编也是静态联编,但是一旦涉及到多态和虚拟函数就必须要使用动态联编了。
10.什么是RTTI?
RTTI(Run-Time Type Information)运行时类型检查的英文缩写,它提供了运行时确定对象类型的方法,通过RTTI,能够通过基类的指针或引用来检索其所指对象的实际类型。c++通过下面两个操作符提供RTTI:
(1)typeid:返回指针或引用所指对象的实际类型。
(2)dynamic_cast:将基类类型的指针或引用安全的转换为派生类型的指针或引用。
对于带虚函数的类,在运行时执行RTTI操作符,返回动态类型信息;对于其他类型,在编译时执行RTTI,返回静态类型信息。
参考
众网友博客