433-C++基础语法（51-60）

51、将字符串“hello world”从开始到打印到屏幕上的全过程?

1. 用户告诉操作系统执行HelloWorld程序（通过键盘输入等）

2. 操作系统：找到helloworld程序的相关信息，检查其类型是否是可执行文件；并通过程序首部信息，确定代码和数据在可执行文件中的位置并计算出对应的磁盘块地址。

3. 操作系统：创建一个新进程，将HelloWorld可执行文件映射到该进程结构，表示由该进程执行helloworld程序。

4. 操作系统：为helloworld程序设置cpu上下文环境，并跳到程序开始处。

5. 执行helloworld程序的第一条指令，发生缺页异常

6. 操作系统：分配一页物理内存，并将代码从磁盘读入内存，然后继续执行helloworld程序

7. helloword程序执行puts函数（系统调用），在显示器上写一字符串

8. 操作系统：找到要将字符串送往的显示设备，通常设备是由一个进程控制的，所以，操作系统将要写的字符串送给该进程

9. 操作系统：控制设备的进程告诉设备的窗口系统，它要显示该字符串，窗口系统确定这是一个合法的操作，然后将字符串转换成像素，将像素写入设备的存储映像区

10. 视频硬件将像素转换成显示器可接收和一组控制数据信号

11. 显示器解释信号，激发液晶屏

12. OK，我们在屏幕上看到了HelloWorld

52、为什么拷贝构造函数必须传引用不能传值？

• 拷贝构造函数的作用就是用来复制对象的，在使用这个对象的实例来初始化这个对象的一个新的实例。

a 值传递：

• 对于内置数据类型的传递时，直接赋值拷贝给形参(注意形参是函数内局部变量)；
• 对于类类型的传递时，需要首先调用该类的拷贝构造函数来初始化形参(局部对象)；

b 引用传递：

• 无论对内置类型还是类类型，传递引用或指针最终都是传递的地址值！
• 而地址总是指针类型(属于简单类型), 显然参数传递时，按简单类型的赋值拷贝，而不会有拷贝构造函数的调用

拷贝构造函数用来初始化一个非引用类类型对象，如果用传值的方式进行传参数，那么构造实参需要调用拷贝构造函数，而拷贝构造函数需要传递实参，所以会一直递归。

53、静态函数能定义为虚函数吗？说说你的理解

不可以定义为虚函数！

• static成员不属于任何类对象或类实例，所以即使给此函数加上virutal也是没有任何意义的。
• 静态与非静态成员函数之间有一个主要的区别，那就是静态成员函数没有this指针。

虚函数依靠vptr和vtable来处理。vptr是一个指针，在类的构造函数中创建生成，并且只能用this指针来访问它，因为它是类的一个成员，并且vptr指向保存虚函数地址的vtable。对于静态成员函数，它没有this指针，所以无法访问vptr。

这就是为何static函数不能为virtual，虚函数的调用关系：this -> vptr -> vtable ->virtual function。

54、虚函数的代价是什么？

• 带有虚函数的类，每一个类会产生一个虚函数表，用来存储指向虚成员函数的指针，增大类的内存！
• 带有虚函数的类的每一个对象，都会有有一个指向虚表的指针，会增加对象的空间大小；
• 不能再是内联的函数，因为内联函数在编译阶段进行替代，而虚函数在运行阶段才能确定到底是采用哪种函数，虚函数不能是内联函数。

55、说一说你了解到的移动构造函数？

背景：

• 有时候我们会遇到这样一种情况，我们用对象a初始化对象b后，对象a我们就不在使用了，但是对象a的空间还在呀（在析构之前），既然拷贝构造函数，实际上就是把a对象的内容复制一份到b中，那么为什么我们不能直接使用a的空间呢？这样就避免了新的空间的分配，大大降低了构造的成本。这就是移动构造函数设计的初衷；

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• 拷贝构造函数中，对于指针，我们一定要采用深层复制，而移动构造函数中，对于指针，我们采用浅层复制；
• C++引入了移动构造函数，专门处理这种，用a初始化b后，就将a析构的情况；
• 与拷贝类似，移动也使用一个对象的值设置另一个对象的值。
• 但是，又与拷贝不同的是，移动实现的是对象值真实的转移（源对象到目的对象），源对象将丢失其内容，其内容将被目的对象占有。
• 移动操作的发生的时候，是当移动值的对象是未命名的对象的时候。这里未命名的对象就是那些临时变量，甚至都不会有名称。
• 典型的未命名对象就是函数的返回值或者类型转换的对象。使用临时对象的值初始化另一个对象值，不会要求对对象的复制：因为临时对象不会有其它使用，因而，它的值可以被移动到目的对象。
• 做到这些，就要使用移动构造函数和移动赋值：当使用一个临时变量对象进行构造初始化的时候，调用移动构造函数。类似的，使用未命名的变量的值赋给一个对象时，调用移动赋值操作；

Example6 (Example6&& x) : ptr(x.ptr) 
  {
    x.ptr = nullptr;
  }

  // move assignment
  Example6& operator= (Example6&& x) 
  {
   delete ptr; 
   ptr = x.ptr;
   x.ptr=nullptr;
    return *this;
}

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56、什么时候需要合成拷贝构造函数呢？

有三种情况会以一个对象的内容作为另一个对象的初值：

1. 对一个对象做显示的初始化操作，X xx = x；
2. 当对象被当做参数交给某个函数时，即传参时；
3. 当函数返回一个类对象时；
4. 如果一个类没有拷贝构造函数，但是含有一个类类型的成员变量，该类型含有拷贝构造函数，此时编译器会为该类合成一个拷贝构造函数；
5. 如果一个类没有拷贝构造函数，但是该类继承自含有拷贝构造函数的基类，此时编译器会为该类合成一个拷贝构造函数；
6. 如果一个类没有拷贝构造函数，但是该类声明或继承了虚函数，此时编译器会为该类合成一个拷贝构造函数；
7. 如果一个类没有拷贝构造函数，但是该类含有虚基类，此时编译器会为该类合成一个拷贝构造函数；

57、构造函数的执行顺序是什么？

• 在派生类构造函数中，先执行所有的虚基类及上一层基类的构造函数调用；
• 对象的vptr被初始化；
• 如果有成员初始化列表，将在构造函数体内扩展开来，这必须在vptr被设定之后才做；
• 执行程序员所提供的代码；

58、哪些函数不能是虚函数？把你知道的都说一说

1. 构造函数，虚函数对应一个vtable(虚函数表)，类中存储一个vptr指向这个vtable。如果构造函数是虚函数，就需要通过vtable调用，可是对象没有初始化就没有vptr，无法找到vtable，所以构造函数不能是虚函数。
2. 内联函数，内联函数表示在编译阶段进行函数体的替换操作，而虚函数意味着在运行期间进行类型确定，所以内联函数不能是虚函数；
3. 静态函数，静态函数不属于对象属于类，静态成员函数没有this指针，因此静态函数设置为虚函数没有任何意义。
4. 友元函数，**友元函数不属于类的成员函数，不能被继承。**对于没有继承特性的函数没有虚函数的说法。
5. 普通函数，普通函数不属于类的成员函数，不具有继承特性，因此普通函数没有虚函数。

59、什么是纯虚函数，与虚函数的区别？

虚函数和纯虚函数区别？

虚函数：

• 虚函数是为了实现动态编联产生的，目的是通过基类类型的指针指向不同派生类/基类对象时，自动调用相应的、和基类同名的函数（使用同一种调用形式，既能调用派生类又能调用基类的同名函数）。
• 虚函数需要在基类中加上virtual修饰符修饰，因为virtual会被隐式继承，所以子类中相同函数都是虚函数。
• 当一个成员函数被声明为虚函数之后，其派生类中同名函数自动成为虚函数，在派生类中重新定义此函数时要求函数名、返回值类型、参数个数和类型全部与基类函数相同。

纯虚函数：

• 纯虚函数只是相当于一个接口名，但含有纯虚函数的类不能够实例化。
• 纯虚函数首先是虚函数，其次它没有函数体，取而代之的是用“=0”；
• 既然是虚函数，它的函数指针会被存在虚函数表中，由于纯虚函数并没有具体的函数体，因此它在虚函数表中的值就为0，而具有函数体的虚函数则是函数的具体地址。
• 一个类中如果有纯虚函数的话，称其为抽象类。抽象类不能用于实例化对象，否则会报错。
• 抽象类一般用于定义一些公有的方法。
• 子类继承抽象类也必须实现其中的纯虚函数才能实例化对象。

举个例子：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:
	virtual void fun1()
	{
		cout << "普通虚函数" << endl;
	}
	virtual void fun2() = 0;
	virtual ~Base() {}
};

class Son : public Base
{
public:
	virtual void fun2() 
	{
		cout << "子类实现的纯虚函数" << endl;
	}
};

int main()
{
	Base* b = new Son;
	b->fun1(); //普通虚函数
	b->fun2(); //子类实现的纯虚函数
	return 0;
}

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60、介绍面向对象的三大特性，并且举例说明

三大特性： 封装、继承和多态。

1、封装

• 数据和代码捆绑在一起，避免外界干扰和不确定性访问。
• 封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏，例如：将公共的数据或方法使用public修饰，而不希望被访问的数据或方法采用private修饰。

2、继承

• 让某种类型对象获得另一个类型对象的属性和方法；
• 它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

常见的继承有三种方式：

• 实现继承：指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；
• **接口继承：**指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力（抽象类）

3、多态
同一事物表现出不同事物的能力，即向不同对象发送同一消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为。

重载实现编译时多态，虚函数实现运行时多态。

允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

实现多态有二种方式：覆盖（override），重载（overload）。

覆盖（编译时多态）： 是指子类重新定义父类的虚函数的做法。

重载（运行时多态）：

• 是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。
• 例如：基类是一个抽象对象——人，那教师、运动员也是人，而使用这个抽象对象既可以表示教师、也可以表示运动员。