面试题：C++抽象类派生类的多态性与内存管理

Question

定义一个抽象类`Animal`，包含纯虚函数`makeSound()`。派生出`Dog`和`Cat`类，分别实现`makeSound()`函数发出“汪汪”和“喵喵”的声音。在主函数中，创建一个`Animal`指针数组，分别指向`Dog`和`Cat`对象，通过循环调用`makeSound()`函数实现多态。同时，考虑如何正确管理这些对象的内存，避免内存泄漏。

Answer 1

#include <iostream>
#include <memory>

// 定义抽象类Animal
class Animal {
public:
    // 纯虚函数makeSound
    virtual void makeSound() const = 0;
    // 析构函数声明为虚函数，确保正确的析构
    virtual ~Animal() = default;
};

// 派生类Dog
class Dog : public Animal {
public:
    void makeSound() const override {
        std::cout << "汪汪" << std::endl;
    }
};

// 派生类Cat
class Cat : public Animal {
public:
    void makeSound() const override {
        std::cout << "喵喵" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 使用std::unique_ptr管理对象内存，避免内存泄漏
    std::unique_ptr<Animal[]> animals(new Animal*[2] {
        new Dog(),
        new Cat()
    });

    // 通过循环调用makeSound函数实现多态
    for (size_t i = 0; i < 2; ++i) {
        animals[i]->makeSound();
    }

    // 这里std::unique_ptr会自动释放内存，无需手动delete

    return 0;
}

1. 抽象类 Animal：定义了纯虚函数 makeSound()，用于派生类实现不同的声音行为，并将析构函数声明为虚函数，以确保在释放派生类对象时调用正确的析构函数。
2. 派生类 Dog 和 Cat：分别实现了 makeSound() 函数，发出“汪汪”和“喵喵”的声音。
3. 主函数：
   • 使用 std::unique_ptr 管理 Animal 指针数组，从而避免内存泄漏。
   • 通过循环遍历数组，调用 makeSound() 函数，实现多态行为。当 std::unique_ptr 超出作用域时，会自动释放其所管理的对象内存。