C++ 面向对象（OOP）与多态专题

一句话总览

OOP 三大特性：封装、继承、多态。C++ 面试 OOP 部分几乎都围绕 虚函数、多态实现、类内存布局、构造/析构 展开，且极喜欢面试官追问「为什么这么设计」。

class 本身的经典问题（struct/class 区别、特殊成员函数、copy-and-swap、类模板、陷阱速查）已汇总在 class.md；本页是问题清单式入口，细节按子文档下钻。

问题清单（含答案）

概念 / 特性

1. 面向对象三大特性是什么？

答案

封装（隐藏实现、只暴露接口）、继承（复用 + is-a 关系）、多态（同一接口、不同实现）。

2. C++ 与其它语言 OOP 差异、struct vs class？

答案

struct 默认 public、class 默认 private；C++ 支持多继承、虚继承、RTTI、模板，Java 是单继承 + 接口。

3. 重载 / 重写 / 隐藏 的区别？

答案

重载（overload）同作用域同名不同参、编译期确定；重写（override）派生类覆盖基类虚函数、运行期多态；隐藏（hide）派生类同名函数遮蔽基类（非虚时即使签名不同也算隐藏）。

4. 默认生成的（五个/六个）特殊成员？

答案

默认构造、析构、拷贝构造、拷贝赋值、移动构造、移动赋值（移动只在没自定义拷贝/析构时默认生成）。三/五法则：自定义了拷贝/析构通常也要补全其余。

虚函数 / 多态（重点中的重点）

5. 什么是多态？编译期 vs 运行期？

答案

同一接口多种实现。编译期多态（模板、重载）编译期确定调用；运行期多态（虚函数）运行期通过 vtable 动态绑定。

6. vtable 与 vptr 的内存布局？

答案

含虚函数的类对象头部有一个 vptr，指向该类的 vtable（虚函数地址表）。vtable 每类一份、存于只读数据段；每个对象各持一个 vptr。详见 vtable.md。

7. 为什么析构函数要写成虚函数？为什么构造函数不能？

答案

基类指针 delete 派生类对象时，虚析构保证调到派生类析构，否则只析构基类部分 = 泄漏/UB。构造函数不能虚：构造时对象类型未"定形"（vptr 尚未指向派生类表），且虚构造无意义。

8. 纯虚函数、抽象类、接口类？

答案

virtual ... = 0 纯虚函数使类成为抽象类、不能实例化；全纯虚、无数据 = 接口类（类似 Java interface）。

9. 虚函数表存在哪里？一个类几个 vptr？

答案

vtable 在只读数据段（.rodata）。普通单继承一个 vptr；多继承每个非空基类子对象一个 vptr（可能多个）。

10. 基类指针 delete 派生类对象安全吗？

答案

只有基类析构是虚函数才安全；否则 UB（只释放基类部分、可能泄漏）。

11. 静态绑定 vs 动态绑定？

答案

静态绑定编译期确定地址（普通函数、非虚调用）；动态绑定运行期经 vptr → vtable 间接跳转（虚函数），故有轻微开销但支持多态。

类内存 / 对象模型

12. 空类大小？为什么是 1？

答案

1 字节，保证每个对象有唯一地址（&a != &b）。

13. 有虚函数后对象大小加了多少？vptr 放哪？

答案

加一个 vptr 的大小（64 位 8 字节），vptr 放在对象头部。

14. 多继承、菱形继承？

答案

多继承多个基类子对象依次排布、多个 vptr；菱形继承用虚继承，通过虚基类表（vbptr）共享唯一基类子对象，消除二义性。详见 inheritance-deep.md。

15. struct 布局要点？

答案

内存对齐（按最大成员对齐、中间补 padding）、位域（节省空间、按实现打包），见 memory/alignment.md。

子文档

文件	内容
class.md	class 总览：struct/class/union、访问控制、特殊成员函数（0/3/5）、构造析构顺序、copy-and-swap、虚函数、类模板、陷阱速查
polymorphism.md	多态机制、动态绑定
vtable.md	虚表/虚指针内存模型、对象大小
virtual-destructor.md	虚析构/构造辨析、特殊成员函数三/五规则
concepts.md	重载重写隐藏、struct/class/union、访问控制
inheritance-deep.md	多继承/菱形/虚继承布局与二义性、this、thunk
rtti-typeinfo.md	RTTI：typeid / dynamic_cast / type_info / -fno-rtti