C++ 面向对象常考面试题总结

1. 访问某些类的私有字段的方法？

友元机制：在类中声明目标函数/类为friend，友元可直接访问私有字段，是C++语法层面的合法方式；
类内提供接口：添加public成员函数（如getXXX()），间接返回私有字段值，兼顾封装性与访问需求；
强制类型转换（不推荐）：通过reinterpret_cast将对象指针转为结构体指针，直接访问内存（破坏封装，仅底层调试/应急使用）；
反射/指针操作（高危）：通过内存地址偏移计算私有字段位置，或用指针强制解引用访问（未定义行为，严禁生产环境使用）。

2. 一个类可以继承多个类吗？

可以，C++支持多继承，一个派生类可同时继承多个基类；
语法规则：继承时按基类声明顺序，依次调用基类构造函数，析构顺序相反；
核心问题：多继承易引发菱形继承（重复继承同一基类），需通过虚继承解决；
使用建议：尽量少用多继承，优先用“单继承+组合”替代，降低设计复杂度。

3. 静态字段是否在类构造函数中初始化？

不能，静态字段的初始化与类对象构造无关；
初始化时机：编译期/程序启动时（全局静态），类内静态字段需在类外单独初始化（如int A::num = 10;）；
构造函数内的操作：构造函数中可修改静态字段值，但不是初始化，仅为赋值操作。

4. 构造函数/析构函数中会抛出异常吗？如何防止？

构造函数

可以抛异常，但会导致对象构造失败，已构造的基类/成员对象会自动析构，未完成构造的对象不会调用析构函数；
风险：构造抛异常，对象处于“半构造状态”，易引发内存泄漏。

析构函数

禁止抛异常，若析构中抛异常，会导致terminate()调用，程序直接终止；
防止方案：析构中捕获所有异常，内部处理（如日志记录），不向外抛出。

通用防护

构造函数尽量避免抛异常，核心资源初始化失败用返回码/错误回调处理；
析构函数内所有可能抛异常的操作，均包裹在try-catch块中。

5. 什么是虚方法？

核心定义：用virtual修饰的类成员函数，支持运行时多态；
实现原理：类对象包含虚表指针（vptr），指向类的虚表（vtable），虚表中存储虚函数地址；
调用逻辑：通过vptr找到vtable，再根据对象实际类型调用对应虚函数（动态绑定）；
关键特性：基类指针/引用指向子类对象时，调用虚方法会执行子类重写的实现。

6. 为什么需要虚拟析构函数？

核心原因：基类指针指向子类对象时，若析构函数非虚，仅调用基类析构，子类资源无法释放，引发内存泄漏；
实现方式：基类析构函数加virtual修饰，子类析构自动继承虚属性；
效果：通过基类指针delete对象时，先调用子类析构，再调用基类析构，保证资源完整释放。

7. 抽象类和接口的区别？

抽象类（C++）

含纯虚函数（virtual void f() = 0;）的类，无法实例化，仅作为基类；
可包含普通成员函数、成员变量，支持继承和多态。

接口（概念层面）

C++无原生接口，通常用纯虚函数类模拟（所有成员函数为纯虚，无成员变量）；
核心特点：仅定义行为规范，无数据封装，实现类需重写所有纯虚函数。

核心区别

8. 构造函数可以是虚拟的吗？

不可以，构造函数不能用virtual修饰；
原因：构造函数执行时，虚表指针（vptr）尚未初始化完成，无法实现动态绑定；
替代方案：用“虚构造”模式（如工厂方法+虚函数），间接实现子类对象的动态创建。

9. 关键字const如何用于类方法？

修饰位置：放在成员函数参数列表后，如void show() const;；
核心作用：该成员函数不能修改类的非静态成员变量，也不能调用非const成员函数；
例外情况：mutable修饰的成员，可在const成员函数中修改。

10. 如何保护对象不被复制？

禁用拷贝：将拷贝构造函数、赋值运算符重载设为私有或delete（C++11）；
单例实现：拷贝构造/赋值运算符delete，仅提供静态获取实例方法；
核心场景：资源独占类（如智能指针、文件句柄管理类），避免重复释放资源。

11. 解释C++中的多态性，它是如何实现的？

多态定义：同一接口，不同类有不同实现，分为静态多态（模板）和动态多态（虚函数）；
动态多态实现：类中声明虚函数，子类重写；类生成虚表（vtable），对象存储虚表指针（vptr）；运行时通过vptr找到vtable，根据对象实际类型调用对应虚函数；
静态多态：通过模板/重载实现，编译期确定调用逻辑，无运行时开销。

12. 什么是虚继承，解决什么问题？

定义：继承时加virtual修饰（如class D : virtual public B），让多个子类共享同一基类实例；
解决问题：菱形继承中，避免基类被多次继承，导致的成员重复、二义性问题；
实现原理：虚继承的类，会存储虚基类指针，指向虚基类的共享实例。

13. 类继承的访问修饰符public、protected、private的作用？

14. 如何实现抽象基类？

核心方式：类中声明至少一个纯虚函数（virtual void f() = 0;）；
注意事项：纯虚析构函数需提供实现（否则链接报错）；

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

15. 什么是菱形继承？抽象类？

菱形继承

定义：派生类D同时继承B1、B2，而B1、B2均继承自基类A，导致D中包含两份A的成员；
问题：二义性（访问A的成员需指定基类）、内存冗余；
解决：B1、B2采用虚继承A。

抽象类

含纯虚函数的类，无法实例化，仅作为基类，用于定义接口规范；
与普通类的核心区别：是否含纯虚函数。

16. 拷贝赋值运算符如何实现？有什么注意点？

核心实现

ClassName& operator=(const ClassName& other) {
    if (this == &other) return *this; // 防止自赋值
    // 释放当前资源
    delete[] m_data;
    // 深拷贝新资源
    m_size = other.m_size;
    m_data = new int[m_size];
    for (int i = 0; i < m_size; i++) {
        m_data[i] = other.m_data[i];
    }
    return *this;
}