继承和多态常见的面试问题

Posted 2023-02-22 在下赵某人

继承和多态常见的面试问题

1 概念查考

1. 下面哪种面向对象的方法可以让你变得富有( )
   A: 继承 B: 封装 C: 多态 D: 抽象

2. ( )是面向对象程序设计语言中的一种机制。这种机制实现了方法的定义与具体的对象无关，而对方法的
   调用则可以关联于具体的对象。
   A: 继承 B: 模板 C: 对象的自身引用 D: 动态绑定

3. 面向对象设计中的继承和组合，下面说法错误的是？（）
   A：继承允许我们覆盖重写父类的实现细节，父类的实现对于子类是可见的，是一种静态复用，也称为白盒复用
   B：组合的对象不需要关心各自的实现细节，之间的关系是在运行时候才确定的，是一种动态复用，也称为黑盒复用
   C：优先使用继承，而不是组合，是面向对象设计的第二原则
   D：继承可以使子类能自动继承父类的接口，但在设计模式中认为这是一种破坏了父类的封装性的表现

• 析：C明显错误。优先使用组合，而不是多态。

4. 以下关于纯虚函数的说法,正确的是( )
   A：声明纯虚函数的类不能实例化对象 B：声明纯虚函数的类是虚基类
   C：子类必须实现基类的纯虚函数 D：纯虚函数必须是空函数

• 析：
  B：菱形虚拟继承中，共享的基类对象称为“虚基类”。
  C：子类不实例化对象就无需实现基类的纯虚函数。
  D：纯虚函数是无需实现，而非必须是空函数。

5. 关于虚函数的描述正确的是( )
   A：派生类的虚函数与基类的虚函数具有不同的参数个数和类型 B：内联函数不能是虚函数
   C：派生类必须重新定义基类的虚函数 D：虚函数可以是一个static型的函数

• 析：
  B：inline函数在调用的地方展开了，故inline函数没有地址。而虚函数需要把函数地址放进虚函数表中。
  D：虚函数的调用关系：this -> vptr -> vtable ->virtual function。而static修饰的函数无this指针。

6. 关于虚表说法正确的是（ ）
   A：一个类只能有一张虚表
   B：基类中有虚函数，如果子类中没有重写基类的虚函数，此时子类与基类共用同一张虚表
   C：虚表是在运行期间动态生成的
   D：一个类的不同对象共享该类的虚表

• 析：
  A：多重继承会有多个虚函数表，几重继承，就会有几个虚函数表。
  C：虚表是在编译期间生成的

7. 假设A类中有虚函数，B继承自A，B重写A中的虚函数，也没有定义任何虚函数，则（ ）
   A：A类对象的前4个字节存储虚表地址，B类对象前4个字节不是虚表地址
   B：A类对象和B类对象前4个字节存储的都是虚基表的地址
   C：A类对象和B类对象前4个字节存储的虚表地址相同
   D：A类和B类虚表中虚函数个数相同，但A类和B类使用的不是同一张虚表

• 析：
  B：存储的都是虚函数表指针，而不是虚基表。虚基表是菱形虚拟继承那部分的概念。虚基表中存了偏移量。

8. 下面程序输出结果是什么? （）

#include<iostream>
using namespace std;
class A
public:
 A(char *s)  cout<<s<<endl; 
 ~A()
;
class B:virtual public A 
public:
 B(char *s1,char*s2):A(s1)  cout<<s2<<endl; 
;
class C:virtual public A 
public:
 C(char *s1,char*s2):A(s1)  cout<<s2<<endl;
;
class D:public B,public C 
public:
 D(char *s1,char *s2,char *s3,char *s4):B(s1,s2),C(s1,s3),A(s1)
  cout<<s4<<endl;
;
int main() 
 D *p=new D("class A","class B","class C","class D");
 delete p;
 return 0; 

A：class A class B class C class D B：class D class B class C class A
C：class D class C class B class A D：class A class C class B class D

• 析：
  初始化子类前会先调用父类构造初始化父类，多继承会按父类继承的顺序进行构造。因为编辑器的优化，菱形虚拟继承公共的父类A只会调用构造初始化一次。

9. 多继承中指针偏移问题？下面说法正确的是( )

class Base1  public: int _b1; ;
class Base2  public: int _b2; ;
class Derive : public Base1, public Base2  public: int _d; ;
int main()
 Derive d;
 Base1* p1 = &d;
 Base2* p2 = &d;
 Derive* p3 = &d;
 return 0; 

A：p1 == p2 == p3 B：p1 < p2 < p3 C：p1 == p3 != p2 D：p1 != p2 != p3

10. 以下程序输出结果是什么（）

class A 
public:
 virtual void func(int val = 1) std::cout<<"A->"<< val <<std::endl;
 virtual void test() func();
;
class B : public A 
public:
 void func(int val=0) std::cout<<"B->"<< val <<std::endl; 
;
int main(int argc ,char* argv[])

 B*p = new B;
 p->test();
 return 0; 

A: A->0 B: B->1 C: A->1 D: B->0 E: 编译出错 F: 以上都不正确

• 析：
  子类对象调用test，会调用到从父类继承下来的test。test里面会用父类的this指针调用fun函数，且父类的fun完成了虚函数重写。此时构成多态，调用到父类的fun函数。父类继承子类时，普通函数为实现继承，而虚函数继承为接口继承。故用了父类fun的接口，子类fun的实现。故val的缺省值为1，故结果为：B->1。
  调父类的成员函数，父类成员函数里面的this指针是父类指针。成员函数中this指针的类型，始终都是 T* const这种类型的。

参考答案：

1. A 2. D 3. C 4. A 5. B 6. D 7. D 8. A 9. C 10. B

2 面试题：

1. 为什么析构函数建议设置为虚函数
   父类的析构函数强力建议设置为虚函数，这样动态释放父类指针所指的子类对象时，能够达到析构的多态

2. 构造时，先构造父类，再构造子类部分，因此父类和子类的构造函数都会被调用；

3. 析构时，要分情况：

（1） (父类析构函数不是虚函数）使用父类指针指向子类对象，析构该子类对象时，只会调用父类析构函数，因为不具多态性；代码理解：

class child:public parent;
parent *p = new child();  //父类指针指向子类对象
delete p;  //用父类指针调用，且未构成多态，调用的是父类析构函数，子类析构函数不会被调用

（2）上面存在一个问题，如果子类也分配的资源就会导致无法释放，使用虚函数可以解决上述问题。

class parent
	virtual	~parent();
;
class child:public parent

	~child();
;
parent *p = new child();  //父类指针指向子类对象
delete p;   //用父类指针调用，但构成多态，调用的是子类的析构函数。
            //子类析构函数会先析构子类部分，再调用父类的析构函数析构父类部分

（3）对于第一种非虚函数的情况，如果是用子类指针指向子类对象，那么会先调用子类析构函数，再调用父类析构函数，子类释放子类中分配的，父类分配父类中分配的。

class child:public parent;
child*p = new child();  //子类指针指向子类对象
delete p;   //虽然未构成多态，但用子类指针调用，调用的是子类的析构函数。
            //子类析构函数会先析构子类部分，再调用父类的析构函数析构父类部分

第三种方法也能够让父类和子类的资源都释放掉，使用virtual是为了使父类指针具有通用性。
2. 多态调用的条件

• 在继承中要构成多态还有两个条件：
  1. 必须通过基类的指针或者引用调用虚函数
  2. 被调用的函数必须是虚函数，且派生类必须对基类的虚函数进行重写

• 单说只构成多态调用：
  1. 只要通过指针或者引用调用，调用的是虚函数即可，无需完成重写。入下例：
  

• 首先，p1会使程序奔溃，单p2调用则正常运行。

• 因为：类的成员函数存在公共代码段，空指针调用成员函数只要未涉及this指针即可正常运行。
  p1是指针调用，调用的是虚函数，所以是多态调用。多态调用要到对象中找虚函数表指针，要用到this指针，故会报错。
  p2是普通调用，无需this指针，且成员函数test中也未用到this指针，故不会报错。

3. 为何static成员函数不能为virtual

4. 虚函数依靠vptr和vtable来处理。vptr是一个指向虚函数表vtable的指针。因为vptr是类的成员，故需要用this指针来访问它，而静态成员函数没有this指针。所以static函数不能为virtual。

5. 虚函数的调用关系：this -> vptr -> vtable ->virtual function

6. 内联函数可以是虚函数吗？
   答：
   语法上：不可以，因为：inline函数在调用的地方展开了，故inline函数没有地址。而虚函数需要把函数地址放进虚函数表中。
   实际中：可以，不过编译器就忽略inline属性，这个函数就不再是inline，因为虚函数要放到虚表中去。(vs下是这样，其他编译器请自行验证)

7. 构造函数可以是虚函数吗？
   答：不能，因为：

8. 具体描述：如果构造函数是虚函数，那么调用构造函数前先要用虚表指针找到虚表，而此时对象中虚表指针都还没有初始化，因为对象中的虚表指针是在构造函数初始化列表阶段才初始化的。

9. 简而言之：构造的时候才初始化虚表指针，而如果构造函数是虚函数，则构造前就要用到虚表指针，互相矛盾。

10. 对象访问普通函数快还是虚函数更快？
    答：如果是普通对象，是一样快的，因为不满足多态调用的两个条件，会像普通函数那样调用而不会走多态调用的路子。如果是对象指针或者是对象引用，则调用的普通函数快，因为构成多态，运行时调用虚函数需要到虚函数表中去查找。

11. 虚函数表是在什么阶段生成的，存在哪的？
    答：虚函数表是在编译阶段就生成的，一般情况下存在代码段(常量区)的。