C++ Day08 面向对象 C 初始化列表、重写、多态、虚函数、虚表

1. 什么是初始化列表？它的本质是什么？

• 初始化列表如下:

Student(int age, int height) : m_age(age), m_height(height) {}

• 本质如下:

Student(int age , int height) {
 m_age = age;
 m_height = height;
}

2. C++ 中构造函数之间相互调用要怎么调用？new Student(10,20);，这句代码是在什么时候分配内存的？

• 要在初始化列表中调用

Student():Student(10, 20) {//doSomething}

• new Student(10,20); ① 会先调用 new 函数 ② new 函数内部调用 malloc 函数，完成会返回堆空间申请的地址 ③ 再调用构造函数

3. 子类的构造函数默认会调用父类的构造函数吗？顺序如何？如何做到子类显示调用指定父类的构造函数呢？

• 子类会默认调用父类无参的构造函数；先调用父类的构造函数，再调用子类的构造函数
• Student(int age , int height): People(10) {}

4. 子类的析构函数会自动调用父类的析构函数吗？顺序如何？

• 子类的析构函数会自动调用父类的析构函数
• 优先调用子类的析构函数，子类析构函数执行完再调用父类的

5. 为什么用父类的指针，指向子类对象是安全的？反过来就不安全了呢？

• 因为子类包含了父类的一切
• 而子类相比父类，通常会多一些数据

6. 什么是重写（覆盖、覆写、override）？什么是重载？

• 重写：子类覆盖掉父类的默认实现
• 重载：函数名一样，函数参数类型或数目不同

7. C++的类中方法，默认支持多态吗？ C++要支持多态需要用什么关键字？父类声明为虚函数，子类还需要再声明虚函数吗？

• 不支持，太离谱了
• 关键字：virtual
• 子类会继承父类虚函数的特性，一虚到底

8. 观察下面代码，请问 Cat 的实例占用内存大小？再简述 Animal *cat = new Cat(); cat->speak(); 寻找 speak 方法的过程？

struct Animal {
 int m_age;
 virtual void speak() {
     cout << "Animal:speak" << endl;
 };
 virtual void run() {
     cout << "Animal:run" << endl;
 };
};


struct Cat : Animal {
 int m_life;
 void speak() {
     cout << "Cat:speak" << endl;
 };
 void run() {
     cout << "Cat:run" << endl;
 };
};

• 如果不存在虚函数占据 4+4= 8 字节；存在虚函数 需要另外加一个指针大小的内存，用于存储虚表的内存地址
• 寻找虚函数 speak 的过程：① cat 是一个指针，指向 cat 堆对象 ② cat 堆对象内部的首部 8 个字节是虚表的地址，可以找到虚表 ③ 找到虚表，虚表里面有虚函数的地址值

9. 从汇编分析找虚函数的调用的过程？

• 如下代码：

Animal *cat1 = new Cat();
cat1->m_age = 15;
cat1->speak();
cat1->run();

• 上述代码对应的汇编

// cat1->m_age = 15 可以确定 rax 就是 cat1 的堆空间地址 , 0x10(%rbp) 也是 cat1 的堆空间地址
0x100002fe0 <+64>:  movq   -0x10(%rbp), %rax
0x100002fe4 <+68>:  movl   $0xf, 0x8(%rax)


0x100002feb <+75>:  movq   -0x10(%rbp), %rax // 取 cat1堆对象的 前 8 个字节， 赋值给 rax （也就是拿虚表地址值）
0x100002fef <+79>:  movq   (%rax), %rcx // 取虚标的前 8 个字节，赋值给 rcx
0x100002ff2 <+82>:  movq   %rax, %rdi   // 将函数调用者 cat1 作为参数，传递给 rdi
0x100002ff5 <+85>:  callq  *(%rcx)      // 调用 虚函数 speak

10. 从内存角度分析找虚函数的调用的过程？

• 如下代码：

Animal *cat1 = new Cat();
cat1->m_age = 15;
cat1->speak();
cat1->run();

• 先通过 call 函数，拿到两个地址

`Cat::speak:
->  0x100003160
`Cat::run:
->  0x1000031a0

• 再通过内存分析，分析虚表内容

// cat 的内存地址，前 8 个字节
40 40 00 00 01 00 00 00  转成地址 0x100004040 （按照理论这个应该是虚表地址）

// 用 0x0100004040 找到 16 个字节（按照理论，前 8 个是 Cat::speak 地址；后 8 个是 Cat::run 的地址）
60 31 00 00 01 00 00 00  转成地址 0x100003160
A0 31 00 00 01 00 00 00  转成地址 0x1000031A0

• 上下能对应上，从内存分析也能圆满解释

11. 虚函数的作用？所有 Cat 的实例，共用一个虚表吗？

• 虚函数作用：将函数调用的具体地址延后到运行时决定，让 C++ 有了动态性
• 是的，所有的 Cat 对象共用同一份虚表。（这边存疑：全局区和栈区的Cat对象有多态性吗？）

12. 如果 C++中想调用父类的成员函数怎么做？简单粗暴

void speak() {
Animal::speak();
}

13. 虚析构函数什么时候使用？

• 虚析构函数：如果存在父类指针指向子类对象的情况，应该讲虚构函数声明为虚函数（虚析构函数）
• delete 父类指针时，才会调用子类的析构函数，保证析构的完整性

14. 如何定义纯虚函数？

• 没有函数体且初始化为 0 的虚函数，用来定义接口规范
• virtual void speak = 0 ;