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一文教你彻底搞懂C++多态(c++的多态是怎么实现的)

balukai 2025-04-07 11:52:51 文章精选 5 ℃

腾讯面试官拍桌怒吼:连虚函数都不懂敢来面C++? 一文教你破解代码界的"川剧变脸"!

"说说虚函数表存在内存哪个区?" 阿里三面现场,985硕士当场表演瞳孔地震!今天就扒开C++多态的内裤,保你下次面试把面试官问懵



多态是什么鬼?

想象孙悟空拔根毛能变猴子猴孙,这就是多态!

  • 编译时多态:函数重载(就像孙猴子变石头,编译器提前安排)、函数模板和类模板 (用模板在编译时完成换头术)死亡问题:"模板特化和偏特化有什么区别?
  • 运行时多态:虚函数(突然变成观音菩萨,运行时才揭晓)
// 以下代码仅供参考,具体定义类名请不要直接使用中文
// 动态多态の羞耻play
class 神仙 {  
public:  
    virtual void 变身() { cout << "我乃玉皇大帝"; } // virtual是通关文牒  
};  
class 孙悟空 : public 神仙 {  
public:  
    virtual void 变身() override { cout << override ptr='new' ptr->变身(); // 输出"俺老孙来也!" 见证奇迹时刻!  


// 静态多态の骚操作  
template  
void 写BUG(T& coder) {  
    coder.抓头发(); // 只要会抓头发,管你是Java还是C++  
} 


接下来,一一细说

一、函数重载の太简单了

函数重载的定义

简单的来说就是,在C++里面可以定义几个同名的函数,当函数的参数个数或参数类型或参数类型顺序不同时,也是合法的,在编译时根据传参的个数、类型及参数顺序确定调用的函数定义(但返回值类型不同无法构成重载)

// 以下代码仅供参考,具体定义类名请不要直接使用中文
class 打工人 {  
public:  
    void 程序员(int A) { cout << "我是背锅侠"; }
    void 程序员(bool A) { cout << "我是真背锅侠"; } 
    void 程序员(int A, bool B) { cout << "我是顶级背锅侠"; } 
    void 程序员(int A, bool B, std::string C) { cout << "我是御用背锅侠"; } 
};  

函数重载的底层实现

函数重载的底层原理主要依赖于C++编译器对函数名的命名修饰规则(Name Mangling),通过将参数类型信息编码到函数名中,实现同名函数不同版本的区分。

int Add(int a, int b);       // 修饰名: _Z3Addii
double Add(double a, double b); // 修饰名: _Z3Adddd


二、模板类の核弹工厂

类模板(乐高模具)

// 以下代码仅供参考,具体定义类名请不要直接使用中文
template  
class 福报仓库 {  
public:  
    void 灌鸡汤(T& 员工) {  
        员工.加班();  // 只要会加班,管你是人还是AI  
    }  
};  
// 使用:  
福报仓库<程序员> 鹅厂;  
鹅厂.灌鸡汤(张三); // 张三自动获得猝死buff  

函数模板(万能打印机)

// 以下代码仅供参考,具体定义类名请不要直接使用中文
template  
T 榨干(T& 工具人) {  
    return 工具人.工作() * 996; // 支持所有能相乘的类型  
}  
// 自动推导:  
榨干(前端工程师);  // 输出头发消失速度×996  
榨干(后端工程师);  // 输出BUG数量×996  


三、♂虚函数底层黑幕

1 虚函数表(vtable)

  • 每个类有个隐藏菜单(代码段存放)
  • 存着所有虚函数的外卖电话

2 虚函数指针(vptr)

  • 每个对象自带GPS导航(藏在对象内存头部)
  • 32位系统占4字节,64位占8字节

内存解剖现场

# 内存布局大揭秘  
 程序员对象内存布局:  
[ vptr       ] → 指向程序员vtable  
[ 工资       ]  // int型,默认是0  
[ 发量       ]  // float型,随时间递减  

程序员vtable内容:  
[ 摸鱼()地址 ] → 程序员::摸鱼  
[ 搬砖()地址 ] → 打工人::搬砖  


四、大厂死亡连击题

虚函数核弹级作用

1 开挂式扩展

  • 加新妖怪类不用改原有代码(就像给游戏打MOD)
  • 鹅厂大佬用它写游戏引擎,新角色秒接入

2 防删库跑路

  • 基类指针随意切换子类(防止同事乱改接口)
  • 美团外卖系统靠这个切配送算法

3 装B面试题

  • 虚函数表存在只读数据段(下次可以反问面试官为啥)
  • vptr指针占8字节内存(x64系统下)


五、大厂面试暴击三连

1 虚函六连击

  • "虚函数表能被修改吗?" → 能!但会触发代码下葬仪式
  • "多重继承有几个vptr?" → 几个基类就有几个(像俄罗斯套娃)
  • "RTTI是怎么实现的?" → 藏在vtable里的type_info对象
  • "虚函数能内联吗?" → 不能!因为要动态绑定
  • "纯虚函数有什么坑?" → 子类必须实现,否则变抽象类
  • "析构函数为什么要虚?" → 防止delete基类指针时内存泄漏

2 模板灵魂拷问

  • "模板编译膨胀怎么解决?" → 特化/分离定义(面试官想要extern template)
  • "typename和class区别?" → 没区别!但typename能治编译器眼瞎
  • "模板元编程实现斐波那契数列?" → 请开始你的表演


祖传面试题: 问:如何用10行代码让虚函数表爆炸? 答:在基类写1000个虚函数,然后让子类全部重写(建议在离职前尝试)

地狱级考题: 问:如何用虚函数表实现热更新? 答:偷偷修改vtable里的函数指针,让老板以为BUG自动修复了(被开除别找我)


#C++面试秘籍 #面向对象三幻神 #程序员生存指南 (警告:学会这招容易膨胀,上次有个兄弟在代码里狂写虚函数,结果被组长追杀三条街!)

PS:评论区晒出你被多态坑过的经历,点赞超过三百抽奖送《虚函数防秃手册》!

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