C++面试7——继承与多态

在C++面试中，继承与多态是考察面向对象理解深度的核心考点。以下是深入浅出的解析，包含关键概念、技术细节和面试常见陷阱：

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继承（Inheritance）

核心概念

1. "is-a"关系：派生类（Derived）是基类（Base）的特殊化（如Car继承Vehicle）
2. 代码复用：派生类继承基类的成员（数据+方法）
3. 访问控制：
   • public继承：基类public→派生public，protected→protected
   • protected继承：基类public/protected→派生protected
   • private继承：基类所有成员→派生private（极少用）

面试高频坑点

1. 切片问题（Slicing）

   class Base { /*...*/ };
   class Derived : public Base { /*...*/ };Derived d;
   Base b = d;  // 对象切片！丢失Derived特有成员
   

   解决方案：使用指针/引用 Base& b = d;

2. 构造函数调用顺序

   class Derived : public Base {
   public:Derived() : Base() {}  // 必须显式调用基类有参构造
   };
   

   • 构造顺序：基类→成员对象→自身
   • 析构顺序：自身→成员对象→基类

3. 名字隐藏（Name Hiding）

   class Base {
   public:void func(int) {}
   };
   class Derived : public Base {
   public:void func() {}  // 隐藏Base::func(int)！
   };Derived d;
   d.func(1);  // 错误！被隐藏
   d.Base::func(1);  // 正确但丑陋
   

   解决：使用using Base::func;引入基类函数

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多态（Polymorphism）

核心概念

1. 动态绑定：运行时根据对象实际类型调用函数
2. 实现机制：虚函数表（vtable）+ 虚指针（vptr）
   • 每个含虚函数的类有自己的vtable
   • 对象创建时vptr指向对应vtable
3. 关键语法：

   class Shape {
   public:virtual double area() const = 0;  // 纯虚函数→抽象类virtual ~Shape() {}               // 虚析构！必须！
   };
   class Circle : public Shape {
   public:double area() const override { /*...*/ }  // override确保正确重写
   };
   

面试致命陷阱

1. 忘记虚析构函数

   Base* p = new Derived();
   delete p;  // 若~Base()非虚→仅调用~Base()！内存泄漏！
   

   规则：基类有虚函数时，析构函数必须为虚

2. 虚函数默认参数静态绑定

   class Base {
   public:virtual void print(int x = 1) { cout << x; }
   };
   class Derived : public Base {
   public:void print(int x = 2) override { cout << x; }
   };Base* p = new Derived();
   p->print();  // 输出1！默认参数静态绑定（Base版）
   

   解决：避免在虚函数中使用默认参数

3. 构造函数/析构函数中调用虚函数

   class Base {
   public:Base() { callVirt(); }  // 危险！virtual void callVirt() { cout << "Base"; }
   };
   class Derived : public Base {
   public:void callVirt() override { cout << "Derived"; }
   };Derived d;  // 输出"Base"！构造期间对象类型是Base
   

   原理：构造/析构期间虚函数机制未完全生效

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继承 vs 组合：面试灵魂拷问

场景	继承	组合（包含对象成员）
关系	“is-a” (Car is a Vehicle)	“has-a” (Car has an Engine)
耦合度	高耦合	低耦合
复用	白盒复用（了解基类实现）	黑盒复用（仅使用接口）
典型误用	为复用公共代码而继承（应组合）	需要多态时未用继承

黄金法则：

• 需要多态 → 用继承
• 只需复用代码 → 用组合
• 避免多继承（菱形继承问题）

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面试实战技巧

1. 必考问题：

   • “虚函数实现原理？” → 答vptr+vtable
   • “为什么需要虚析构？” → 举例内存泄漏场景
   • “override关键字作用？” → 防止签名错误隐藏函数

2. 代码题陷阱：

   class A { 
   public: virtual void f() { cout << "A"; }
   };
   class B : public A {
   public:void f() { cout << "B"; }
   };A* pa = new B();
   pa->f();       // 问输出？→ B（多态正确）
   delete pa;     // 问是否安全？→ 不安全！若~A()非虚则UB
   

3. 高级话题：

   • 动态转换：dynamic_cast<Derived*>(basePtr)（需RTTI）
   • final关键字：禁止派生/重写

   class NoDerived final { /*...*/ };  // 禁止继承
   class Base {
   public:virtual void lock() final;  // 禁止重写
   };
   

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总结：面试回答模板

"C++多态通过虚函数机制实现，核心是运行时动态绑定。使用时需注意：

1. 基类声明虚析构函数防止资源泄漏
2. 使用override确保正确重写虚函数
3. 避免在构造/析构中调用虚函数
4. 优先用组合代替继承除非需要多态

继承应严格满足Liskov替换原则：派生类必须能替代基类工作"

掌握这些要点，面试官会认为你真正理解C++面向对象的精髓！