这两期讲完基本上面试遇到的相关问题就过了一半了,后续将STL和内存相关的补充完整,C++这块的基本上就全部结束了,以后可能再也不会像现在这样在这个方向投入过多时间,且行且珍惜啊,还是跟以前一样,所有的总结都会有PDF版,如有需要自取。废话不多说,发完这期,继续整理STL去了。
1、C++函数模板
- 模板的意义:对类型也可以进行参数化了。
- 函数模板 《= 是不进行编译的,因为类型不知道。
- 模板的实例化 《= 函数调用点进行实例化。
- 模板函数 《= 才是被编译器所编译的。
- 模板类型参数。
- 模板非类型参数。
- 模板的实参推演 =》 可以根据用户传入的实参的类型,来推导模板类型。
- 模板的特例化。
- 函数模板、模板的特例化、非模板函数的重载关系。
- 模板代码是不能在一个文件中定义,在另外一个文件中使用的。
- 模板代码调用之前,一定要看到模板定义的地方,这样的话,模板才能够进行正常的实例化,产生能够被编译器编译的代码。
- 所以,模板代码都是放在头文件当中的,然后在源文件当中直接进行#includ包含。
2、泛型算法
- 泛型算法参数接收的都是迭代器!
- 泛型函数 - 全局的函数 - 给所有容器用的
- 泛型函数,有一套方式,,能够统一的遍历所有的容器的元素 - 迭代器。
3、拷贝赋值和移动赋值
- 拷贝赋值是通过拷贝构造函数来赋值,在创建对象时,使用同一类中之前创建的对象来初始化新创建的对象。
- 移动赋值是通过移动构造函数来赋值,二者的主要区别在于:
- 拷贝构造函数的形参是一个左值引用,而移动构造函数的形参是一个右值引用。
- 拷贝构造函数完成的是整个对象或变量的拷贝,而移动构造函数是生成一个指针指向源对象或变量的地址,接管源对象的内存,相对于大量数据的拷贝节省时间和内存空间。
4、虚函数、静态绑定、动态绑定
虚函数表位于只读数据段(.rodata) ,也就是C++内存模型中的常量区;而 虚函数则位于代码段(.text) ,也就是C++内存模型中的代码区。
一个类添加了虚函数,对这个类有什么影响?
- 如果类里面定义了虚函数,那么编译阶段,编译器给这个类类型产生一个唯一的vftable虚函数表,虚函数表中主要存储的内容就是RTTI指针和虚函数的地址。当程序运行时,每一张虚表函数都会加载到内存的 .rodata区。
- 一个类里面定义了虚函数,那么这个类定义的对象,其运行时,内存中开始部分,多存储一个vfptr虚函数指针,指向相应类型的虚函数表vftable。一个类型定义的n个对象,它们的vfptr指向的都是同一张虚函数表。
- 一个类里面虚函数的个数,不影响对象内存大小(vfptr),影响的是虚函数表的大小
- 如果派生类中的方法,和基类继承来的某个方法,返回值、函数名、参数列表都相同,而且基类的方法是virtual虚函数,那么派生类的这个方法,自动处理成虚函数。
静态绑定和动态绑定:绑定指的是函数调用
- 静态绑定在编译时期,绑定的是普通函数的调用 指令 :call Base::show(地址)
- 动态绑定在运行时期,绑定的一定是虚函数的调用 指令:编译的是call寄存器 运行时才知道
覆盖:基类和派生类的方法,返回值、函数名以及参数列表都相同,而且基类的方法是虚函数,那么派生类的方法就是自动处理成虚函数,他们之间成为覆盖关系。
在类内部添加一个虚拟函数表指针,该指针指向一个虚拟函数表,该虚拟函数表包含了所有的虚拟函数的入口地址,每个类的虚拟函数表都不一样,在运行阶段可以循环脉络找到自己的函数入口。纯虚函数相当于占位符,现在虚函数占一个位置由派生类实现后再把真正的函数指针填进去。
5、虚析构函数
- 哪些函数不能实现成虚函数?
虚函数依赖:
- 虚函数能产生地址,存储在vfptr当中
- 对象必须存在(vfptr -> vftable -> 虚函数地址)
构造函数:没有虚构造函数!!!
- virtual+构造函数 NO!
- 构造函数中(调用的任何函数,都是静态绑定的)调用虚函数,也不会发生静态绑定
派生类对象构造过程:先调用的是基类的构造函数,才调用派生类的构造函数。
static静态成员方法 NO!
- 虚析构函数 析构函数调用的时候,对象是存在的!
- 什么时候把基类的析构函数必须实现成虚函数?
基类的指针(引用)指向堆上new出来的派生来对象的时候,delete pb(基类指针),它调用析构函数的时候,必须发生动态绑定,否则会导致派生类的析构函数无法调用
- 虚函数和动态绑定
问题:是不是虚函数的调用一定就是动态绑定?肯定不是!
在类的构造函数当中,调用虚函数,也是静态绑定(构造函数中调用其他函数(虚),不会发生动态绑定)
静态绑定 用对象本身调用虚函数,是静态绑定
动态绑定:
- 必须由指针调用虚函数
- 必须由引用变量调用虚函数
- 虚函数通过指针或者引用的调用,才发生动态绑定
6、如何解释多态
-
静态(编译时期)的多态:函数重载、模板(函数模板和类模板)
bool compare(int , int) { } bool cpmpare(double, double) { } compare(10,20); call compare_int_int 在编译阶段就确定好调用的函数版本 compare(10.5, 20.5); call compare_double_double 在编译阶段就确定好调用的函数版本 template<typename T> bool compare(T a, T b) { } compare<int>(10,20); => int 实例化一个compare<int> compare(10.5 ,20.5); => double 实例化一个 compare<double>
-
动态(运行时期)的多态:
在继承结构中,基类指针(引用)指向派生类对象,通过指针(引用)调用同名覆盖方法(虚函数),基类指针指向哪个派生类对象,就会调用哪个派生类对象的同名覆盖方法,称为多态。
pbase->show();
多态底层是通过动态绑定来实现的,pbase->访问谁的vfptr ->继续访问谁的vftable -> 当然调用的是对应的派生类对象的方法了。
7、继承
广义的继承有三种实现形式:
- 实现继承:指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力。
- 可视继承:子窗口使用父窗口的外观和实现代码。
- 接口继承:仅使用属性和方法,实现滞后到子类
好处:
- 可以做代码的复用
- 在基类中给所有派生类提供统一的虚函数接口,让派生类重写,然后就可以使用多态了。
8、抽象类和普通类的区别
一般把什么类设计成抽象类?基类
//动物的基类 泛指 类 -> 抽象一个实体的类型
定义Animal的初衷,并不是让Animal抽象某个实体的类型
- string _name; 让所有的动物实体类通过继承Animal直接复用该属性
- 给所有的派生类保留统一的覆盖/重写接口
拥有纯虚函数的类,叫抽象类!(Animal)
Animal a; NO!!!
抽象类不能再实例化对象了,但是可以定义指针和引用变量。
class Animal
{
public:
Animal(string name) : _name(name) { }
virtual void bark() = 0; //纯虚函数
protected:
string _name;
};
//以下是动物实体类
class Cat : public Animal
{
public:
Cat(string name) : Animal(name) { }
void bark() { cout << _name << "bark: miao miao!" << endl; }
};
class Dog :public Animal
{
public:
Dog(string name):Animal(name) { }
void bark() { cout << _name << "bark: wang wang!" << endl; }
};
class Pig :public Animal
{
Pig(string name) :Animal(name) { }
void bark() { cout << _name << "bark: heng heng! " << endl; }
};
void bark(Animal* p)
{
p->bark(); //Animal::bark虚函数,动态绑定了
}
int main()
{
Cat cat("猫咪");
Dog dog("二哈");
Pig pig("佩奇");
bark(&cat);
bark(&dog);
bark(&pig);
return 0;
}
9、抽象类(有纯虚函数的类) / 虚基类
virtual
- 修饰成员方法的虚函数
- 可以修饰继承方式,是虚继承。被虚继承的类,称作虚基类。
class A
{
public:
virtual void func() { cout << "call A::func" << endl; }
void operator delete(void* ptr)
{
cout << "operator delete p:" << ptr << endl;
free(ptr);
}
private:
int ma;
};
class B :virtual public A
{
public:
void func() { cout << "call B::func" << endl; }
void* operator new(size_t size)
{
void* p = malloc(size);
cout << "operator new p:" << p << endl;
return p;
}
private:
int mb;
};
A a; 4个字节
B b; ma,mb 8个字节
int main()
{
B b;
A* p = &b;
cout << "main p:" << p << endl;
p->func();
return 0;
}
基类指针指向派生类对象,永远指向的是派生类基类部分数据的起始地址。
10、C++多继承
菱形继承的问题:派生类有多份间接基类的数据, 设计的问题
使用虚继承
好处 :可以做更多代码的复用。
C++语言级别提供的四种类型转换方式:
- const_cast:去掉常量属性的一个类型转换。
- static_cast:提供编译器认为安全的类型转换(没有任何联系的类型之间的转换就被否定)。
- reinterpret_cast:类似于C风格的强制类型转换。
- dynamic_cast:主要用于在继承结构中,可以支持RTTI类型识别的上下转换。
11、函数对象
把有operator() 小括号运算符重载函数的对象,称作函数对象或者仿函数。
- 通过函数对象调用operator(),可以省略函数的调用开销,比通过函数指针调用函数(不能够inline内联调用)效率高。
- 因为函数对象是用类生成的,所以可以添加相关的成员变量,用来记录函数对象使用时的信息。
//函数对象
template
12、菱形继承
多重继承-菱形继承的问题:
- 好处:可以做更多代码的复用。
基类被多个派生类用就需要是虚继承,不然就会报错。
基类需要被最后的派生类初始化。
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