07 C++

C++

1. C++中类成员的访问权限

访问权限总结表

访问权限	当前类内部	派生类内部	类外部
public	✔️	✔️	✔️
protected	✔️	✔️	❌
private	✔️	❌	❌

继承与访问权限

基类成员权限	公有继承	保护继承	私有继承
public	仍为 public	变为 protected	变为 private
protected	仍为 protected	仍为 protected	变为 private
private	无法访问	无法访问	无法访问

2. 什么是构造函数？

构造函数是 C++ 中的一种特殊函数，用于在创建对象时对类的成员变量进行初始化。它与类名相同，且没有返回值（包括 void），在对象被创建时自动调用。

• 构造函数的核心作用是初始化类对象的成员变量，提供默认、参数化、拷贝等多种初始化方式。
• 构造函数的类型包括默认构造函数、参数化构造函数、拷贝构造函数、委托构造函数等。

构造函数与析构函数的对比

特性	构造函数	析构函数
作用	初始化对象	销毁对象、释放资源
名称	与类名相同	在类名前加 ~
参数	可以有参数,可重载	不能有参数，不可重载
调用时间	对象创建时自动调用	对象销毁时自动调用
手动调用	可以显式调用（但不推荐）	不可显式调用

3. 构造函数的调用规则

C++编译器至少给一个类添加3个函数：默认构造函数、默认析构函数、默认拷贝构造函数

如果用户定义了有参构造函数，C++不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造；如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数。

4. 函数重载

函数重载（Function Overloading）是 C++ 中的一种特性，允许在同一个作用域内定义多个函数名称相同，但参数列表不同的函数。编译器会根据调用时的参数个数和参数类型来选择调用合适的函数。

5. 什么是深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作，指针成员共享相同内存地址。

深拷贝：在堆区重新申请空间，指针成员独立

浅拷贝会导致多个对象共享同一块动态内存，一个对象销毁时释放了内存，另一个对象的指针变成悬空指针。解决方法：使用深拷贝

6. 静态成员归纳

• 静态成员变量： 所有对象共享同一份数据； 在编译阶段分配内存；类内声明，类外初始化
• 静态成员函数：所有对象共享同一个函数；静态成员函数只能访问静态成员变量
• 关于两者内存：如果只声明了类而未定义对象，则类的一般成员变量是不占用内存空间的，只有在定义对象的时候，才为对象的成员变量分配空间。 静态成员不占用类内空间；静态成员函数在类内声明，类外初始化。

7. 继承

基类成员权限	公有继承	保护继承	私有继承
public	作为 public 成员	作为 protected 成员	作为 private 成员
protected	作为 protected 成员	作为 protected 成员	作为 private 成员
private	子类不可访问	子类不可访问	子类不可访问

1. 继承方式：
   • 公有继承、保护继承、私有继承，分别控制子类对基类成员的访问权限。
2. 构造与析构：
   • 构造函数从基类到派生类依次调用。
   • 析构函数从派生类到基类依次调用。
3. 多继承：
   • 支持多继承，但需处理命名冲突和菱形继承问题（用虚继承解决）。

8. 菱形继承

两个派生类继承同一个基类；又有某个类同时继承了两个派生类；这种继承称为菱形继承。
羊继承了动物数据；牛继承了动物数据；牛马继承了羊和马的数据，则动物数据被继承了两份。

采用虚继承的方法解决该问题。

9. 虚函数是什么

虚函数：是用关键字 virtual 修饰的成员函数，通常在基类中定义，允许在派生类中重写（覆盖）。通过基类指针或引用调用时，虚函数实现动态绑定，从而运行时决定调用哪一个函数版本。

静态函数：静态函数是使用 static 修饰的类成员函数，与类本身关联，而不与类的对象关联。静态函数不依赖具体对象，也不能访问类的非静态成员。

详细对比：静态函数与虚函数

1. 动态绑定与静态绑定：虚函数在调用时依赖对象的动态类型，因此实现动态绑定（运行时确定调用函数）。而静态函数的调用在编译阶段就已确定，属于静态绑定。

2. 访问非静态成员：静态函数由于没有 this 指针，无法访问类的非静态成员变量。而虚函数是通过对象调用的，可以访问类的非静态成员。

3. 虚函数不能是静态函数：虚函数依赖 this 指针的存在，而静态函数没有 this 指针，因此静态函数不能声明为虚函数。

10. 多态

多态（Polymorphism）是面向对象编程（OOP）的核心特性之一，指同一个接口可以在不同场景下表现出不同的行为。C++ 中的多态主要分为两种类型：

（1）编译时多态（静态多态 / 静态绑定 / 早绑定）

• 编译时多态是通过函数重载和运算符重载实现的。
• 在编译阶段，编译器根据函数的参数列表或上下文选择调用合适的函数。

（2）运行时多态（动态多态 / 动态绑定 / 晚绑定）

• 运行时多态是通过虚函数和继承实现的。
• 在运行时，根据对象的实际类型，决定调用哪个函数。

11. 纯虚函数

• 纯虚函数是没有函数体的虚函数，在基类中仅声明而不实现，通常用来为派生类提供统一的接口。
• 在函数声明后加上 = 0，表示该函数是纯虚函数。

纯虚函数 vs 虚函数

特性	虚函数	纯虚函数
定义	用 virtual 声明，有函数体（可选）。	用 virtual 声明，并以 = 0 结束，无函数体。
实现	可以在基类或派生类中实现。	必须在派生类中实现。
基类实例化	基类可以实例化（如果未包含纯虚函数）。	基类不能实例化，抽象类不能创建对象。
目的	提供默认实现，可被派生类重写。	强制派生类必须实现纯虚函数。

12. 重载和覆盖

特性	重载（Overloading）	覆盖（Overriding）
定义	在同一作用域中，函数名称相同，但参数列表不同。	在派生类中，重定义基类的虚函数，函数名称和参数列表完全相同。
**是否依赖继承 **	无需继承。	依赖继承，必须在派生类中重写基类的虚函数。
参数列表	必须不同（参数个数、类型或顺序）。	必须相同（函数名、参数列表完全一致）。
绑定方式	静态绑定（编译时确定）。	动态绑定（运行时确定）。
实现机制	编译器通过参数列表区分不同的函数。	虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）。

13. 析构函数可以为 virtual 型，构造函数则不能，为什么

析构函数可以为 virtual，是为了在多态情况下通过基类指针删除派生类对象时，确保调用派生类的析构函数，从而正确释放派生类的资源。

构造函数不能是 virtual，因为对象的构造过程是从基类到派生类逐步完成的，虚函数表尚未建立，动态绑定机制无法工作，因此构造函数无法实现虚函数的功能。

14. 结构体和类的区别

（1）成员的默认访问级别
在结构体中，成员默认是公开的（public），而在类中，默认是私有的（private）。这意味着在结构体中，所有成员都可以直接访问，而在类中，只有类的方法才能访问私有成员。

（2）继承和多态
类支持继承和多态，这意味着一个类可以从另一个类继承属性和方法，并且可以使用多态性来实现不同形式的方法。而结构体不支持继承和多态。

（3）内存布局：
在一些编程语言中，结构体的实例通常是在栈上分配的，而类的实例通常是在堆上分配的。这意味着当你创建一个结构体的实例时，它会在函数调用栈上分配内存，并且当函数返回时，内存就会被释放。而类的实例则可以在堆上动态分配，并且可以手动释放内存。

（4）使用场景
通常来说，结构体更适合用于轻量级的数据传输和封装，而类则更适合用于复杂的对象建模和面向对象的编程。例如，当你需要表示一个点的坐标时，可以使用结构体，而当你需要表示一个人的信息时，可以使用类。