面试中c++中单继承关于虚函数常遇到的4个问题

在讲到虚函数之前，先附一张表（如果急切，直接翻到说虚函数的部分即可）



　　基类的私有成员变量，派生类虽能继承，但不能访问，是不可见的。

　　基类的保护成员和派生类的唯一不同就是作用域。

　　除了析构和所有的构造不可继承外，其他都可继承

　　

基类和派生类成员方法的关系：

重载：（同一作用域），方法名相同，返回值类型，参数列表不同。

隐藏：（使用前提：派生类对象调用继承于基类的方法）同名的方法就隐藏了。（函数名，不管参数）

覆盖：（virtual）（使用前提：动多态，基类指针，指向不同的派生类对象，且要调用虚函数）：即虚函数表中覆 盖，返回值，参数列表，函数名都相同，基类的方法是虚函数，派生类的自动成为虚函数，两方法是覆盖关 系。

基类对象 =》 派生类对象 　　　　 不行

派生类对象 =》基类对象 　　　　 （由下都上） ok

基类指针或引用=》派生类对象 　　 ok，只能访问派生类继承来的成员

派生类指针或引用 =》基类对象 　　不行

虚函数基础讲解

虚函数的作用：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

虚函数的使用：

1：基类的方法前面加上virutual，派生类的同返回值，同方法名，同参数的方法也自动成为虚函数。根据派生类的 需求，重写此函数。

2：定义一个指向基类对象的指针变量，并使它指向同一类族中需要调用该函数的对象。

3：通过该指针变量调用此虚函数，此时调用的就是指针变量指向的对象的同名函数。（原因与动态绑定有关，下面 会详细说）

纯虚函数：在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义(无函数体)，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”(eg:virtual void funtion()=0 )，拥有纯虚函数 的类是抽象类。抽象类不能实例化对象.

静多态（编译时多态）：重载，模板

动多态（运行时多态）：继承

静态绑定（早绑定）：在编译时期，即还没有运行，就可以确定函数的入口地址就已加载到内存。

动态绑定（晚绑定）：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。

虚函数指针（vfptr）：含有虚函数的类生成的对象有虚函数指针，一个对象有一个虚函数指针vfptr，每个对象的vfptr都在对象内存的前四个字节。如果基类有虚函数指针，则派生类中的虚函数指针是由基类继承来的

注意：

静态函数不能写成虚函数（无this指针）

构造函数不能写成虚函数。（对象还未生成）

析构函数可以写成虚函数。(基类指针指向堆上的派生类对象)

虚函数表（vftable）:(放在只读数据段，编译时期生成)虚函数表中放的虚函数地址。 一个类型对应一个虚函数表。同类型对象对应一个虚函数表。

虚函数表图解:



静态函数没有虚函数指针

构造函数没有虚函数指针，不能写成虚函数。

析构函数可以写成虚函数。(基类指针指向堆上的派生类对象)

　　　　　　　　　虚函数方面在面试中的常见问题

下面的代码中Base是基类，Derive是派生类

1.析构函数什么时候需要写成虚析构函数

源代码　　

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(){cout<<"Base()"<<endl;}
virtual ~Base(){cout<<"~Base()"<<endl;}
private:
int ma;
};
class Derive : public Base
{
public:
Derive():Base(){cout<<"Derive()"<<endl;}
~Derive(){cout<<"~Derive()"<<endl;}
private:
int mb;
};
int main()
{
Base *p = new Derive;
delete p;
}

　　运行结果


　

　　可以发现：当用一个基类指针指向堆上的一个派生类对象，析构时派生类无法析构，原因是析构函数不是虚函数，

编译器在编译时就根据p是Base* 类型，而确定要调用base类的析构函数。

　　解决办法：是将基类析构函数写成虚构函数，动态绑定，运行阶段，会根据p指向的是Derive类，derive类的虚函数表

中的析构覆盖了Base的析构，所以在调用时会调用Derive类的析构，达到两个两个类的正常释放

2.基类无虚函数，派生类中有虚函数会出现的问题

1题代码中派生类对象的内存分布：



　　p指针指向vfptr那一行的地址，内存释放正常。而当基类无虚函数，派生类有时，内存布局如下：



因为在无vbptr时，vfptr都会在对象内存的前四个字节。p指针指向mb那一行，delete p时程序就会崩，这种问题无

解决方式，这种方式的书写本身就是错误的，我们要避免。

3.在基类的构造函数中写对虚函数表的清空函数，会不会影响到派生类的虚函数表的生成

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(int a=10):ma(a)
{
cout<<"Base()"<<endl;
clear();
}
void clear(){memset(this, 0, sizeof(*this));}
virtual ~Base(){cout<<"~Base()"<<endl;}
virtual void show(int i=10)
{
cout<<"Base::show() i:"<<i<<endl;
}
protected:
int ma;
};

class Derive : public Base
{
public:
Derive(int data=10):Base(data), mb(data)
{
cout<<"Derive()"<<endl;
}
~Derive(){cout<<"~Derive()"<<endl;}

private:void show(int i=20)
{
cout<<"Derive::show() i:"<<i<<endl;
}
int mb;
};
int main()
{
Base *p2 = new Derive(20);
p2->show();
delete p2;

return 0;
}

运行结果如下：



分析：我们发现并没有影响到，因为虚函数的生成实在编译阶段，而清空函数的运行是在运行阶段，在此之前，虚函数表已复制完毕。

4.派生类函数参数的默认值为什么一般没用

　　我们发现第三个问题中，运行结果第三行i的值是10.函数的传参和调用检验在编译阶段，就算把派生类的show函数写成private也能编译过，因为p是Base类型的指针，p调用show函数，编译器只会去鉴定Base中的show函数，虽然是virtual函数，但是编译器它不知道运行时会发生什么，所以他只能如此检验，所以在写有继承时的代码时，尽量避免参数默认值。