面试题：C++ 类的多态实现原理

1. 通过类实现多态的方式

在C++ 中，通过基类指针或引用指向派生类对象来实现多态。基类中定义虚函数，派生类重写这些虚函数。当通过基类指针或引用调用虚函数时，会根据实际指向的对象类型来决定调用哪个类的虚函数版本，从而实现多态。

2. 虚函数、纯虚函数以及虚表的作用

虚函数：在基类中使用 virtual 关键字声明的函数，允许派生类重写该函数。虚函数为多态提供了基础，使得通过基类指针或引用调用函数时，能够根据对象的实际类型动态绑定到合适的函数版本。
纯虚函数：是一种特殊的虚函数，在声明时初始化为 0 （virtual void func() = 0;）。包含纯虚函数的类为抽象类，不能实例化对象。纯虚函数主要用于定义接口，强制派生类必须重写该函数，进一步规范多态行为。
虚表：每个包含虚函数的类都有一个虚表（Virtual Table，简称 vtable）。虚表是一个函数指针数组，存储了类中虚函数的地址。当创建一个对象时，对象内部会有一个虚表指针（vptr），指向该类的虚表。在运行时，通过对象的虚表指针找到虚表，进而根据虚表中存储的函数地址调用合适的虚函数，实现动态绑定。

3. 代码示例

#include <iostream>

// 基类
class Animal {
public:
    // 虚函数
    virtual void speak() {
        std::cout << "Animal speaks" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Dog : public Animal {
public:
    // 重写基类的虚函数
    void speak() override {
        std::cout << "Dog barks" << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Cat : public Animal {
public:
    // 重写基类的虚函数
    void speak() override {
        std::cout << "Cat meows" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Animal* animal1 = new Dog();
    Animal* animal2 = new Cat();

    animal1->speak(); // 调用 Dog 的 speak 函数
    animal2->speak(); // 调用 Cat 的 speak 函数

    delete animal1;
    delete animal2;
    return 0;
}

在上述代码中，Animal 类中的 speak 函数是虚函数。Dog 和 Cat 类继承自 Animal 类，并分别重写了 speak 函数。在 main 函数中，通过 Animal 指针指向不同派生类对象，调用 speak 函数时，实现了根据对象实际类型的动态绑定，展示了多态性。

面试题：C++ 类的多态实现原理

知识考点

面试题答案

1. 通过类实现多态的方式

2. 虚函数、纯虚函数以及虚表的作用

3. 代码示例