面向对象与多态

`struct` 与 `class`

在 C++ 中二者都可以拥有数据成员、成员函数、构造/析构函数、模板、继承和访问控制。关键默认值不同：

特性	`struct`	`class`
成员默认访问权限	`public`	`private`
默认继承方式	`public`	`private`

工程上常用 struct 表示公开、轻量的数据聚合，用 class 表示要隐藏不变量和提供行为的抽象；这只是约定，不是语言强制。

面向对象三大特性

封装：把数据与操作封装在类型中，隐藏实现细节，通过受控接口维护不变量；
继承：派生类复用/扩展基类接口和实现，表达“is-a”关系；不应只为代码复用而滥用；
多态：同一接口可按对象实际类型表现不同，实现可扩展替换。

重载、重写与隐藏

重载（overload）：同一作用域内同名函数，参数列表不同；编译器在编译期选择调用目标。仅返回类型不同不能构成重载。
重写（override）：派生类以兼容签名实现基类的 virtual 函数，运行期通过基类指针/引用分派。应总是写 override，让编译器检查。
名称隐藏（name hiding）：派生类声明同名函数会隐藏基类所有同名重载，即使参数不同；可使用 using Base::func; 恢复重载集合。

cpp

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle final : public Shape {
public:
    explicit Circle(double r) : r_(r) {}
    double area() const override { return 3.14159 * r_ * r_; }
private:
    double r_;
};

静态与动态多态

静态（编译期）多态：函数/运算符重载、模板、CRTP 等，调用目标编译期确定，容易内联，通常零运行期开销。
动态（运行期）多态：虚函数、接口/抽象基类；通过基类指针或引用，在运行期依对象动态类型分派。

虚函数、纯虚函数与虚表

虚函数可以有默认实现，派生类可选择是否重写；
纯虚函数写作 virtual void f() = 0;，使类成为抽象类，不能直接实例化；纯虚函数也可以在类外提供定义，但派生类若要变为具体类仍须完成覆盖；
抽象基类应有虚析构函数，保证经基类指针销毁派生对象时析构链完整。

大多数 C++ ABI 会用隐藏的 vptr 指向虚函数表（vtable）实现动态分派：表中存放对应虚函数的入口，派生类覆盖后使用自己的入口。这是主流实现方式，不是 C++ 标准规定的对象布局；多重继承、虚继承时布局和调整更复杂。

动态分派有一次间接调用和潜在优化限制的成本，通常很小，但不应在极端热点中不经评估地滥用。

构造函数与析构函数

构造函数

构造函数在对象创建时初始化基类和成员，名称与类相同、没有返回类型。常见形式：

默认构造函数；
带参构造函数；
拷贝构造函数；
移动构造函数；
委托构造函数；
initializer_list 构造函数；
explicit 转换构造函数（避免不期望的隐式转换）；
constexpr 构造函数（允许满足条件时常量求值）。

“初始化列表构造函数”“常量构造函数”不是与上述并列的标准构造函数分类。成员应优先在成员初始化列表中初始化，尤其是 const 成员、引用成员和无默认构造函数的成员。

构造函数能否使用虚函数？

构造函数本身不能声明为虚函数。 构造函数的职责正是创建指定类型的对象，调用哪一个构造函数必须在编译期由 new Derived、局部变量声明等方式确定，因此没有“通过基类接口按实际对象类型动态分派构造函数”的语义。也不要把原因简单归结为“对象还没有内存”或“还没有虚表”：对象存储会先被取得，而 vptr/vtable 是常见 ABI 实现细节，不是语言标准保证。

构造函数内部可以在语法上调用虚函数，但要非常谨慎。 在基类构造函数执行期间，派生类子对象尚未构造完成；为了避免访问未初始化的派生状态，虚调用只会分派到当前正在构造的类的最终覆盖版本，而不会调用更派生类的覆盖：

cpp

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() { describe(); } // 输出 Base，而非 Derived
    virtual void describe() const { std::cout << "Base\\n"; }
    virtual ~Base() = default;
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() : name_("ready") {}
    void describe() const override { std::cout << name_ << "\\n"; }
private:
    std::string name_;
};

// 构造 Derived 时，先执行 Base()，此时 name_ 尚未初始化，
// 因此 Base() 中的 describe() 调用 Base::describe()。

在 Derived 自己的构造函数体中调用该虚函数时，会分派到 Derived 的实现，但若它还有更派生类，仍不会分派到更派生类。即便如此，也应确保函数只依赖已经初始化的状态；工程上通常避免在构造函数中调用可被重写的虚函数，改用私有/非虚初始化辅助函数，或在对象完整构造后由工厂/显式初始化步骤调用扩展钩子。

若在构造或析构过程中调用纯虚函数，且该调用会落到纯虚函数作为最终覆盖版本，行为未定义（许多运行库会报 pure virtual method called）。因此不要让构造/析构路径依赖纯虚函数。

析构过程规则相反但原因相同：派生类已先析构，基类析构函数中的虚调用只分派到基类版本，不能依赖派生类资源。

析构函数

析构函数写作 ~ClassName()，对象结束生命周期时执行清理。它可以且经常应在多态基类中声明为 virtual。若基类析构非虚，却经由 Base* 删除 Derived 对象，行为未定义，派生资源可能无法正确释放。

面向对象与多态 ​

struct 与 class ​

面向对象三大特性 ​

重载、重写与隐藏 ​

静态与动态多态 ​

虚函数、纯虚函数与虚表 ​

构造函数与析构函数 ​

构造函数 ​

构造函数能否使用虚函数？ ​

析构函数 ​