面试二十四、继承多态

一、继承的本质和原理

组合（Composition）：组合是一种"有一个"的关系，表示一个类包含另一个类的对象作为其成员。这意味着一个类的对象包含另一个类的对象作为其一部分。组合关系通常表示强关联，被包含的对象的生命周期通常受到包含它的对象的生命周期的限制。

示例：

class Engine {
    // Engine class definition
};

class Car {
    Engine engine; // Car "has a" Engine
    // Other members and methods
};

继承（Inheritance）：继承是一种"是一个"的关系，表示一个类可以继承另一个类的属性和行为。子类（派生类）可以继承父类（基类）的成员和方法，并且可以添加新的成员和方法。继承关系建立了一个类层次结构，允许代码重用和实现多态。

示例：

class Animal {
    // Animal class definition
};

class Dog : public Animal { // Dog "is a" Animal
    // Dog-specific members and methods
};

在C++中，struct和class都是用于定义自定义类型（类）的关键字，它们有一些相同点和区别。

相同点：

成员变量和成员函数：struct和class都可以包含成员变量和成员函数。

访问控制：struct和class都支持访问控制修饰符public、protected和private，用于控制成员的访问权限。

封装性：struct和class都支持封装性，即将数据和操作封装在一个单元中，隐藏内部实现细节，对外提供接口。

继承：struct和class都支持继承，可以通过派生类继承基类的成员和方法。

区别：

默认访问控制：在struct中，默认的成员访问级别是public，而在class中，默认的成员访问级别是private。这意味着，struct中定义的成员默认是公共的，而class中定义的成员默认是私有的。

继承访问控制：当使用class来定义一个继承关系时，默认的继承访问级别是private，而使用struct时，默认的继承访问级别是public。这意味着，如果你从class继承，派生类的成员默认为private；如果你从struct继承，派生类的成员默认为public。

用法习惯：一般来说，struct更适合用来表示简单的数据结构，成员默认是公共的，不涉及复杂的封装；而class更适合用来表示有复杂行为的对象，需要进行更严格的封装和访问控制。

继承的本质可以总结如下：

代码重用：子类可以继承父类的成员变量和成员函数，无需重新实现相同的功能，从而实现代码的重用。

扩展性：子类可以添加新的成员变量和成员函数，从而扩展父类的功能，使其具有更多的行为。

多态性：继承是实现多态的基础。通过基类的指针或引用指向子类的对象，可以实现运行时多态性，即在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。

继承链：继承关系可以形成继承链，允许多层次的继承，子类可以继承父类的属性和行为，而子类的子类又可以继承子类的属性和行为，以此类推。

二、派生类的构造过程

三、重载、隐藏、覆盖

1. 函数的重载：

函数重载（Function Overloading）是指在同一个作用域内，可以定义多个函数，它们具有相同的名称但是参数列表不同（参数的类型、个数或顺序不同），编译器根据调用时提供的参数来确定具体调用哪个函数。

函数重载的主要特点包括：

相同的函数名：重载的函数具有相同的函数名。
不同的参数列表：重载的函数具有不同的参数列表，可以是参数的类型、个数或顺序不同。
在同一个作用域内：重载的函数必须在同一个作用域内定义。

函数重载使得函数命名更加灵活，可以根据函数的功能和参数的类型选择合适的函数来调用，从而提高了代码的可读性和灵活性。

#include <iostream>

// 函数重载示例
int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

double add(double x, double y) {
    return x + y;
}

int add(int x, int y, int z) {
    return x + y + z;
}

int main() {
    std::cout << "Sum of 3 and 5 is: " << add(3, 5) << std::endl; // 调用第一个 add 函数
    std::cout << "Sum of 3.5 and 2.5 is: " << add(3.5, 2.5) << std::endl; // 调用第二个 add 函数
    std::cout << "Sum of 2, 4, and 6 is: " << add(2, 4, 6) << std::endl; // 调用第三个 add 函数
    return 0;
}

2 基类和派生类

基类和派生类的show()不能说是重载，因为作用域不同。其是隐藏关系（隐藏的是作用域）。如果派生类中没有show（）函数，则可以调用基类的show（）方法，但是如果派生类中存在show（）同名的，不管参数列表，会将基类的show隐藏，包括基类中show函数的全部重载。

3.继承的相互转换

指针的类型限制了指针的解引用能力

四、虚函数、静态绑定和动态绑定

1.typeid

在C++中，typeid 是一个操作符，用于获取一个表达式的类型信息。它返回一个std::type_info 对象，该对象包含有关表达式类型的信息，如类名、基类等。std::type_info 是一个标准库类型，定义在 <typeinfo> 头文件中。通常，typeid 主要用于运行时类型识别（RTTI）和多态代码中。

例如，你可以使用 typeid 来比较两个对象的类型是否相同，或者在运行时查找对象的实际类型以执行相应的操作。以下是一个示例：

#include <iostream>
#include <typeinfo>

class Base {
    virtual void foo() {}
};

class Derived : public Base {};

int main() {
    Base* basePtr = new Derived();
    
    if (typeid(*basePtr) == typeid(Derived)) {
        std::cout << "basePtr 指向的对象是 Derived 类型" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "basePtr 指向的对象不是 Derived 类型" << std::endl;
    }
    
    delete basePtr;
    
    return 0;
}

2. 静态绑定，没有虚函数，编译阶段就确定调用

3.虚函数和虚函数表

这里的show()加不加virtual，都是虚函数

虚函数表（vtable）和虚函数表指针（vptr）是用于实现C++中虚函数机制的重要组成部分。它们的创建时机如下：

虚函数表（vtable）的创建时机：
- 虚函数表是在编译阶段由编译器生成的。当一个类中包含至少一个虚函数时，编译器会在编译时生成该类的虚函数表。虚函数表是一个存储了该类中所有虚函数地址的数组，每个虚函数在表中占据一个位置，编译器会根据虚函数声明的顺序依次将其地址存入虚函数表中。
虚函数表指针（vptr）的创建时机：
- 虚函数表指针是在运行时由编译器插入到对象的内存布局中的。当一个类包含虚函数时，每个对象都会包含一个虚函数表指针，用来指向该类的虚函数表。这个虚函数表指针（vptr）是在对象创建时初始化的，通常是在构造函数中完成初始化。当对象被销毁时，虚函数表指针也会被销毁。