轻松搞定面试中的“虚"

提要

今天要整理的知识点是C++中有关虚的一切。

包括：虚函数，纯虚函数，虚基类，虚继承...

1.什么是虚函数，有什么作用？

在基类用virtual声明成员函数为虚函数。这样就可以在派生类中重新定义此函数，为它赋予新的功能，并能方便地被调用。在类外定义虚函数时，不必再加virtual。该函数就是虚函数了。虚函数是多态性的基础，其调用的方式是动态联编（程序运行时才决定调用基类的还是子类）。虚函数的作用是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，达到多态的目的。

2.什么是纯虚函数，什么是纯虚类，有什么作用？

纯虚函数只有函数的名字而不具备函数的功能，不能被调用。它只是通知编译系统:“在这里声明一个虚函数，留待派生类中定义”。在派生类中对此函数提供定义后，它才能具备函数的功能，可被调用。声明纯虚函数的一般形式是
virtual 函数类型函数名 (参数表列)=0;

纯虚类也称抽象类，凡是包含纯虚函数的类都是抽象类。因为纯虚函数是不能被调用的，包含纯虚函数的类是无法建立对象的。

抽象类的作用是作为一个类族的共同基类，或者说，为一个类族提供一个公共接口。

3.为什么有的类的析构函数需要设为virtual？是否每个类的析构函数都要设置成virtual?是否可以将析构函数设置成内联函数。

这样做是为了当用一个基类的指针删除一个派生类的对象时，派生类的析构函数会被调用。
当然，并不是要把所有类的析构函数都写成虚函数。因为当类里面有虚函数的时候，编译器会给类添加一个虚函数表，里面来存放虚函数指针，这样就会增加类的存储空间。所以，只有当一个类被用来作为基类的时候，才把析构函数写成虚函数。

可以。

4.析构函数是否可以是纯虚函数？

可以，当需要定义一个抽象类，如果其中没有其他合适的函数，可以把析构函数定义为纯虚的。

5.是否可以将构造函数声明为virtual?

虚函数的意思就是开启动态绑定，程序会根据对象的动态类型来选择要调用的方法。然而在构造函数运行的时候，这个对象的动态类型还不完整，没有办法确定它到底是什么类型，故构造函数不能动态绑定。（动态绑定是根据对象的动态类型而不是函数名，在调用构造函数之前，这个对象根本就不存在，它怎么动态绑定？）

6.是否可以在析构函数或者构造函数中调用虚函数？

在构造函数不要调用虚函数。在基类构造的时候，虚函数是非虚，不会走到派生类中，既是采用的静态绑定。显然的是：当我们构造一个子类的对象时，先调用基类的构造函数，构造子类中基类部分，子类还没有构造，还没有初始化，如果在基类的构造中调用虚函数，如果可以的话就是调用一个还没有被初始化的对象，那是很危险的，所以C++中是不可以在构造父类对象部分的时候调用子类的虚函数实现。但是不是说你不可以那么写程序，你这么写，编译器也不会报错。只是你如果这么写的话编译器不会给你调用子类的实现，而是还是调用基类的实现。

在析构函数中也不要调用虚函数。在析构的时候会首先调用子类的析构函数，析构掉对象中的子类部分，然后在调用基类的析构函数析构基类部分，如果在基类的析构函数里面调用虚函数，会导致其调用已经析构了的子类对象里面的函数，这是非常危险的。

7.什么叫虚继承？有什么作用？

虚继承，就是在被继承的类前面加上virtual关键字，这时被继承的类称为虚基类。虚继承在多重继承的时可以防止二义性。主要用在如下的菱形继承：

class A
class B1:public virtual A;
class B2:public virtual A;
class D:public B1,public B2;

由于共享所以不必要在对象内存中保存多份虚基类子对象的拷贝，这样较之多继承节省空间。虚拟继承与普通继承不同的是，虚拟继承可以防止出现diamond继承时，一个派生类中同时出现了两个基类的子对象。也就是说，为了保证这一点，在虚拟继承情况下，基类子对象的布局是不同于普通继承的。因此，它需要多出一个指向基类子对象的指针。

8.什么是虚函数表？

为实现动态联编，编译器为每个包含虚函数的类创建一个表,称为vtable，在vtable中，编译器放置了特定类的虚函数地址，在每个带有虚函数的类中编译器会秘密地设置一个虚函数表指针，称为vptr，指向对象的vtable，通过基类指针做虚函数调用时，也就是多态调用时，编译器静态地插入取得这个vptr，并在vtable表种查找函数地址的代码，这样就能调用正确的函数。

9.什么是动态联编？

动态联编是指在程序执行的时候才将函数实现和函数调用关联，因此也叫运行时绑定或者晚绑定，动态联编对函数的选择不是基于指针或者引用，而是基于对象类型，不同的对象类型将做出不同的编译结果。C++中一般情况下联编也是静态联编，但是一旦涉及到多态和虚拟函数就必须要使用动态联编了。

10.什么是RTTI？

　RTTI(Run-Time Type Information)运行时类型检查的英文缩写，它提供了运行时确定对象类型的方法，通过RTTI，能够通过基类的指针或引用来检索其所指对象的实际类型。c++通过下面两个操作符提供RTTI：

（1）typeid：返回指针或引用所指对象的实际类型。
（2）dynamic_cast：将基类类型的指针或引用安全的转换为派生类型的指针或引用。
对于带虚函数的类，在运行时执行RTTI操作符，返回动态类型信息；对于其他类型，在编译时执行RTTI，返回静态类型信息。