c++c++面试知识3——第三章 面向对象

Posted 2021-06-02 超级无敌陈大佬的跟班

目录

第三章：面向对象

3.1 什么是面向对象？面向对象的三大特性

3.2 重载、重写、隐藏的区别

3.3 如何理解 C++ 是面向对象编程

3.4 什么是多态？多态如何实现？

第三章：面向对象

第三章主要针对 C++ 面向对象展开相关的知识点，主要涉及对面向对象的理解、三大特性、多态等知识点。本章中涉及的几个问题面试者在回答的时候，可以了灵活的来回答，例如：结合自己的项目经历进行展开的讲解，说一下在自己的项目中哪里用到了多态、多态是怎么实现的。但是，一定要在准确表述其基本含义后再结合实战经验进行展开。

3.1 什么是面向对象？面向对象的三大特性

面试高频指数：★★★★★

面向对象：对象是指具体的某一个事物，这些事物的抽象就是类，类中包含数据（成员变量）和动作（成员方法）。

面向对象的三大特性：

1. 封装：将具体的实现过程和数据封装成一个函数，只能通过接口进行访问，降低耦合性。
2. 继承：子类继承父类的特征和行为，子类有父类的非 private 方法或成员变量，子类可以对父类的方法进行重写，增强了类之间的耦合性，但是当父类中的成员变量、成员函数或者类本身被 final 关键字修饰时，修饰的类不能继承，修饰的成员不能重写或修改。
3. 多态：多态就是不同继承类的对象，对同一消息做出不同的响应，基类的指针指向或绑定到派生类的对象，使得基类指针呈现不同的表现方式。

3.2 重载、重写、隐藏的区别

面试高频指数：★★★★★

概念解释：

1、重载：是指同一可访问区内被声明几个具有不同参数列（参数的类型、个数、顺序）的同名函数，根据参数列表确定调用哪个函数，重载不关心函数返回类型。

class A{
public:
    void fun(int tmp);
    void fun(float tmp);        // 重载 参数类型不同（相对于上一个函数）
    void fun(int tmp, float tmp1); // 重载 参数个数不同（相对于上一个函数）
    void fun(float tmp, int tmp1); // 重载 参数顺序不同（相对于上一个函数）
    int fun(int tmp);            // error: 'int A::fun(int)' cannot be overloaded 错误：注意重载不关心函数返回类型
};

2、隐藏：是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，只要是同名函数，不管参数列表是否相同，基类函数都会被隐藏。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    void fun(int tmp, float tmp1) { cout << "Base::fun(int tmp, float tmp1)" << endl; }
};

class Derive : public Base{
public:
    void fun(int tmp) { cout << "Derive::fun(int tmp)" << endl; } // 此时会隐藏基类中的同名函数
};

int main(){
    Derive ex;
    ex.fun(1);       // Derive::fun(int tmp)
    ex.fun(1, 0.01); // error: candidate expects 1 argument, 2 provided
    return 0;
}

说明：上述代码中 ex.fun(1, 0.01); 出现错误，说明派生类中将基类的同名函数隐藏了。若是想调用基类中的同名函数，可以加上类型名指明 ex.Base::fun(1, 0.01);，这样就可以调用基类中的同名函数。

3、重写(覆盖)：是指派生类中存在重新定义的函数（指重新定义基类中的虚函数）。函数名、参数列表、返回值类型都必须同基类中被重写的函数一致，只有函数体不同。派生类调用时会调用派生类的重写函数，不会调用被重写函数。重写的基类中被重写的函数必须有 virtual 修饰。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
    virtual void fun(int tmp) { cout << "Base::fun(int tmp) : " << tmp << endl; }
};

class Derived : public Base{
public:
    virtual void fun(int tmp) { cout << "Derived::fun(int tmp) : " << tmp << endl;        } // 重写基类中的 fun 函数
};
int main(){
    Base *p = new Derived();
    p->fun(3); // Derived::fun(int) : 3
    return 0;
}

重写和重载的区别：

1. 范围区别：对于类中函数的重载或者重写而言，重载发生在同一个类的内部，重写发生在不同的类之间（子类和父类之间）。
2. 参数区别：重载的函数需要与原函数有相同的函数名、不同的参数列表，不关注函数的返回值类型；重写的函数的函数名、参数列表和返回值类型都需要和原函数相同，父类中被重写的函数需要有 virtual 修饰。
3. virtual 关键字：重写的函数基类中必须有 virtual关键字的修饰，重载的函数可以有 virtual 关键字的修饰也可以没有。

隐藏和重写，重载的区别：

1. 范围区别：隐藏与重载范围不同，隐藏发生在不同类中。
2. 参数区别：隐藏函数和被隐藏函数参数列表可以相同，也可以不同，但函数名一定相同；当参数不同时，无论基类中的函数是否被 virtual 修饰，基类函数都是被隐藏，而不是重写。

 

3.3 如何理解 C++ 是面向对象编程

面试高频指数：★★★☆☆

说明：该问题最好结合自己的项目经历进行展开解释，或举一些恰当的例子，同时对比下面向过程编程。

• 面向过程编程：一种以执行程序操作的过程或函数为中心编写软件的方法。程序的数据通常存储在变量中，与这些过程是分开的。所以必须将变量传递给需要使用它们的函数。缺点：随着程序变得越来越复杂，程序数据与运行代码的分离可能会导致问题。例如，程序的规范经常会发生变化，从而需要更改数据的格式或数据结构的设计。当数据结构发生变化时，对数据进行操作的代码也必须更改为接受新的格式。查找需要更改的所有代码会为程序员带来额外的工作，并增加了使代码出现错误的机会。
• 面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）：以创建和使用对象为中心。一个对象（Object）就是一个软件实体，它将数据和程序在一个单元中组合起来。对象的数据项，也称为其属性，存储在成员变量中。对象执行的过程被称为其成员函数。将对象的数据和过程绑定在一起则被称为封装。

面向对象编程进一步说明：

• 面向对象编程将数据成员和成员函数封装到一个类中，并声明数据成员和成员函数的访问级别（public、private、protected），以便控制类对象对数据成员和函数的访问，对数据成员起到一定的保护作用。
• 在类的对象调用成员函数时，只需知道成员函数的名、参数列表以及返回值类型即可，无需了解其函数的实现原理。
• 当类内部的数据成员或者成员函数发生改变时，不影响类外部的代码。

3.4 什么是多态？多态如何实现？

面试高频指数：★★★★★

多态：多态就是不同继承类的对象，对同一消息做出不同的响应，基类的指针指向或绑定到派生类的对象，使得基类指针呈现不同的表现方式。

• 在基类的函数前加上 virtual 关键字，在派生类中重写该函数，运行时将会根据对象的实际类型来调用相应的函数。如果对象类型是派生类，就调用派生类的函数；如果对象类型是基类，就调用基类的函数。
• 实现方法：多态是通过虚函数实现的，虚函数的地址保存在虚函数表中，虚函数表的地址保存在含有虚函数的类的实例对象的内存空间中。

实现过程：

1. 在类中用 virtual 关键字声明的函数叫做虚函数；
2. 存在虚函数的类都有一个虚函数表，当创建一个该类的对象时，该对象有一个指向虚函数表的虚表指针（虚函数表和类对应的，虚表指针是和对象对应）；
3. 当基类指针指向派生类对象，基类指针调用虚函数时，基类指针指向派生类的虚表指针，由于该虚表指针指向派生类虚函数表，通过遍历虚表，寻找相应的虚函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class Base{
public:
	virtual void fun() { cout << "Base::fun()" << endl; }
};
class Derive : public Base{
public:
	void fun() { cout << "Derive::fun()" << endl; }
};
int main()
{
	Base *p = new Derive();
	p->fun(); // Derive::fun() 调用派生类中的虚函数
	return 0;
}

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参考：

作者：力扣 (LeetCode)
链接：https://leetcode-cn.com/leetbook/read/cpp-interview-highlights/o5v4w6/
来源：力扣（LeetCode）
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