继承多态经典笔试题

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杂项

调用子类重写的虚函数（带默认参数），但参数用的是基类的虚函数中的默认参数：

这是由于参数是在编译时压入

试题一

交换两个基类指针指向的对象的vfptr造成的运行结果变化

class Animal
{
public:Animal(string name) :_name(name) {}// 纯虚函数virtual void bark() = 0;
protected:string _name;
};
// 以下是动物实体类
class Cat : public Animal
{
public:Cat(string name) :Animal(name) {}void bark() { cout << _name << " bark: miao miao!" << endl; }
};
class Dog : public Animal
{
public:Dog(string name) :Animal(name) {}void bark() { cout << _name << " bark: wang wang!" << endl; }
};int main()
{Animal* p1 = new Cat("加菲猫");Animal* p2 = new Dog("二哈");int* p11 = (int*)p1;int* p22 = (int*)p2;int temp = p11[0]; // p11[0]访问Cat的前4个字节,即 指向Cat的vftable的vfptrp11[0] = p22[0];  // p22[0]访问Dog的前4个字节,即 指向Dog的vftable的vfptrp22[0] = temp;// 上面代码相当于交换了虚函数表指针// 导致下面调用虚函数时就发生了非预期的情况p1->bark(); // 实际调用Dog::bark()p2->bark(); // 实际调用Cat::bark()delete p1;delete p2;return 0;
}

试题二

有如下代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Base
{
public:virtual void show(int i = 10){cout << "call Base::show i:" << i << endl;}
};
class Derive : public Base
{
public:void show(int i = 20){cout << "call Derive::show i:" << i << endl;}
};
int main()
{Base* p = new Derive();p->show();delete p;return 0;
}
// 输出结果
// call Derive::show i:10

发现调用的是派生类覆盖的函数，确实是动态绑定，但使用的参数却是基类虚函数的默认参数，而不是派生类重写的虚函数的默认值。

原因是函数调用参数压栈是在编译时期，具体call函数可以在运行时，p->show() 汇编指令大致如下：

push 0Ah # 压入基类的默认实参10
mov eax, dword ptr[p]
mov ecx, dword ptr[eax]
call ecx

试题三

利用多态能调用到派生类private成员函数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Base
{
public:virtual void show(int i = 10){cout << "call Base::show " << endl;}
};
class Derive : public Base
{
private:void show(int i = 20){cout << "call Derive::show" << endl;}
};
int main()
{Base* p = new Derive();// 成员方法限定符是在【编译时】检查，由于编译时通过p检查的是Base::show(),没有问题// 而运行时调用子类覆盖的成员这不影响函数执行p->show(); // 最终调用到Derive::show(),是在运行时期确定delete p;return 0;
}// 输出结果：call Derive::show

如果把基类的虚函数访问权限设置为private,则在编译阶段无法通过

试题四

说明下面代码段一和二是否正确执行，说明理由

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;class Base
{
public:Base(){cout << "call Base()" << endl;clear();}// !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!void clear() { memset(this, 0, sizeof(*this)); }virtual void show(){cout << "call Base::show()" << endl;}
};
class Derive : public Base
{
public:Derive(){cout << "call Derive()" << endl;}void show(){cout << "call Derive::show()" << endl;}
};
int main()
{// 代码段一Base* pb1 = new Base();pb1->show();delete pb1;// 代码段二/*Base* pb2 = new Derive();pb2->show();delete pb2;*/return 0;
}

解答：

代码段一执行失败

因为new Base()调用构造函数时，进入第一行代码前会生成vfptr（就是将vftable地址写入其中），指向Base类对应的虚函数表，但是在构造函数中后面又调用clear函数将内存清0，导致vfptr被置零，随后调用 pb1->show(); 时会使用vfptr则会造成非法访问，运行时提示：

引发了异常: 读取访问权限冲突。

pb1->**** 是 nullptr。

代码段二执行成功

执行 new Derive(); 时先调用基类构造，虽然在构造函数中也会使vfptr被清零，但是随后调用派生类构造会将子类的vftable地址赋值给vfptr，所以导致最后通过 pb2->show(); 访问vfptr是没问题的