1、什麼是類？
在C++中，類是一種用戶定義的數據類型，它可以包含數據成員和函數成員。數據成員用於存儲與類相關的狀態，而函數成員可以定義對這些數據進行操作的方法。可以把類想象爲一個藍圖，根據這個藍圖可以創建對象，這些對象在內存中是類的實例。
比如說，我們可以定義一個Car類來表示汽車。這個類可以有數據成員如brand、color和maxSpeed來存儲汽車的品牌、顏色和最高速度等屬性。同時，Car類可能有函數成員如accelerate()和brake()來定義汽車加速和剎車的操作。
在現實生活中，每輛汽車都是根據汽車製造商設計的藍圖製造出來的，藍圖定義了汽車的特性和功能，類似地，在編程中，我們根據類創建對象來表示現實世界中的各種事物和概念。
2、面向對象的程序設計思想是什麼?
面向對象程序設計（OOP）是一種編程範式，它使用“對象”來設計軟件。在OOP中，對象是類的實例，類包含數據（屬性）和可以對數據執行操作的方法（行爲）。面向對象的核心概念包括封裝、繼承和多態性。
-
封裝：是指將數據（屬性）和操作數據的代碼（方法）打包在一起，形成一個獨立的對象。這樣可以隱藏對象的內部細節，只暴露必要的操作接口。比如，一個汽車對象封裝了引擎、變速器等細節，只提供加速和剎車等接口。
-
繼承：允許新的類（子類）繼承現有類（父類）的屬性和方法。繼承可以複用代碼，並且可以創建層次結構。例如，可以有一個基本的車輛類，然後有子類如汽車、摩托車等，它們繼承基本類的共同特性。
-
多態性：指的是不同類的對象可以通過同一接口調用，具有不同的行爲。例如，如果有一個函數接受車輛類的對象，那麼任何車輛的子類對象，如汽車或摩托車，都可以使用該函數，但具體的行爲會根據對象的實際類型而有所不同。
OOP的思想是通過模仿現實世界來組織和設計代碼，使得代碼更加模塊化、易於理解和維護。通過把現實世界的實體映射成程序中的類和對象，開發者可以在更高的層次上思考問題，這樣可以更容易地解決複雜的軟件問題。
3、面向對象的三大特徵是哪些？
面向對象編程（OOP）的三大特徵是封裝、繼承和多態。它們是OOP中最核心的概念，每個特徵都解決了軟件開發中的一些常見問題。
-
封裝：封裝是隱藏對象內部複雜性的過程，同時暴露出必要的功能。這可以防止外部代碼直接訪問對象內部的狀態，減少了外部干擾和錯誤使用的可能性。在C++中，通常通過訪問修飾符（private、protected、public）來實現封裝。
應用場景示例：銀行賬戶類（BankAccount）可能包含私有數據成員來存儲賬戶餘額，並提供公共方法來進行存款和取款，而不允許直接修改賬戶餘額。
-
繼承：繼承允許新創建的類（稱爲子類）繼承父類的屬性和方法。繼承可以實現代碼複用，並且可以形成一個類的層次結構。
應用場景示例：可以有一個通用的
Vehicle類，它包含所有交通工具的共通特徵，然後可以有子類如Car、Truck和Motorcycle，它們繼承Vehicle類並添加特定於它們的屬性和方法。 -
多態：多態性意味着可以通過基類的指針或引用來調用派生類的方法。這使得程序可以在不知道對象確切類型的情況下對對象進行操作，從而使程序可以在運行時動態決定對象的行爲。
應用場景示例：可以定義一個
Shape基類，並且有多個派生類如Circle、Rectangle和Triangle。每個派生類都有一個draw()方法的實現。如果有一個Shape類型的數組，程序可以遍歷這個數組，並調用每個形狀的draw()方法，具體調用哪一個實現，取決於數組元素的實際類型。
這三個特性共同支撐起面向對象編程的基礎結構，使得OOP成爲了一個強大和靈活的編程範式。
4、C++中struct和class有什麼區別？
在C++中，struct（結構體）和class（類）在語法上非常相似，但它們有一個主要的默認訪問權限和默認繼承類型的區別：
-
默認訪問權限：在
class中，默認的成員訪問權限是私有的（private），而在struct中，默認的是公共的（public）。這意味着除非你明確指定，否則class的成員和繼承類型都是私有的，而struct的成員和繼承類型默認是公開的。 -
默認繼承類型：當從
struct或class繼承時，如果沒有顯式指定繼承類型（public、protected或private），struct會默認採用public繼承，而class會默認採用private繼承。
除了這些默認行爲的差異，struct和class在C++中是幾乎相同的，它們都可以包含數據成員、成員函數、構造函數、析構函數、成員函數重載、運算符重載等。
在實際使用中，struct通常用於包含數據的簡單的聚合類型，而class通常用於需要封裝和複雜行爲的對象。但這更多是編程風格和傳統的選擇，而不是強制的規則。
例如，如果你有一個只包含數據的點結構，你可能會選擇使用struct：
struct Point {
int x;
int y;
};
如果你有一個更復雜的數據結構，可能需要封裝和方法來操作數據，你可能會選擇使用class：
class Car {
private:
int speed;
int gear;
public:
void accelerate(int increment);
void decelerate(int decrement);
// 更多的成員函數和構造函數
};
在現代C++編程中，選擇struct還是class更多是基於你想要表達的意圖，而不是它們的技術區別。
5、動態多態有什麼作用？有哪些必要條件？
動態多態是面向對象編程中的一個核心特性，它允許在運行時通過指向基類的指針或引用來調用派生類的方法，使得相同的操作可以作用於不同類型的對象上，從而表現出不同的行爲。
動態多態的作用非常廣泛，它允許程序代碼更加通用和靈活。例如，你可以設計一個函數，它接受一個基類的引用，然後在運行時，這個函數可以用不同派生類的對象來調用，而且不需要修改函數本身的代碼。這種能力使得代碼重用更加容易，可以構建更加抽象和動態的系統。
動態多態的實現有幾個必要條件：
-
繼承：必須有兩個類，一個基類和一個從基類派生出來的子類。
-
基類中的虛函數：在基類中必須有至少一個函數被聲明爲虛函數（使用
virtual關鍵字）。派生類通常會重寫（override）這個虛函數來提供特定的功能。 -
基類的指針或引用：需要通過基類的指針或引用來調用虛函數，這樣C++運行時才能利用虛函數表（v-table）來動態決定調用哪個函數。
-
動態綁定：當通過基類的指針或引用調用虛函數時，發生的是動態綁定，這意味着直到程序運行時，才決定調用對象的哪個方法。
舉個例子，假設有一個基類Shape和兩個派生類Circle和Square。基類中有一個虛函數draw()。那麼你可以通過Shape的指針或引用來調用draw()，在運行時，如果指向的是Circle對象，則調用的是Circle的draw()實現，如果是Square對象，則調用Square的draw()實現。
這使得程序能夠對不同類型的對象進行操作，而無需知道對象的確切類型，從而增加了程序的靈活性和可擴展性。
6、C++中類成員的訪問權限
在C++中，類成員的訪問權限是通過訪問修飾符來控制的，主要有三種：public、protected和private。
-
Public（公共）:
public成員在任何地方都可以訪問。- 如果一個類的成員被聲明爲
public，那麼這個成員可以在類的內部被訪問，類的對象可以直接訪問它，繼承該類的子類也可以訪問。
-
Protected（受保護）:
protected成員在類內部和派生類中可以訪問，但是不能通過類的對象直接訪問。- 這意味着如果一個成員聲明爲
protected，那麼它對於任何從該類派生的類都是可訪問的，但是不可以通過對象來直接訪問。
-
Private（私有）:
private成員只能在類內部被訪問。- 這是最嚴格的訪問級別，如果成員被聲明爲
private，那麼它只能被類的成員函數、友元函數訪問，即使是子類也無法訪問私有成員。
下面是一個簡單的類定義，展示瞭如何使用這些訪問修飾符：
class MyClass {
public: // 公共成員
int publicVariable;
void publicFunction() {
// ...
}
protected: // 受保護成員
int protectedVariable;
void protectedFunction() {
// ...
}
private: // 私有成員
int privateVariable;
void privateFunction() {
// ...
}
};
訪問權限是面向對象設計的一個重要方面，它幫助我們實現封裝。封裝不僅僅是將數據和行爲包裝在一起，還包括對數據的保護，確保只有通過類提供的接口才能訪問和修改數據，防止了外部的非法訪問，降低了代碼的複雜性，並使得維護和擴展更加容易。
7、多態的實現有哪幾種？
在C++中，多態主要通過以下兩種方式實現：
-
編譯時多態（靜態多態）：
- 這種多態在編譯時發生，主要通過函數重載和運算符重載實現。
- 函數重載是在同一作用域內有多個同名函數，但它們的參數類型或數量不同，編譯器根據函數調用時傳入的參數類型和數量來決定調用哪個函數。
- 運算符重載是一種特殊的函數重載，它允許爲類定義新的操作符函數，使得可以使用傳統操作符來操作對象。
-
運行時多態（動態多態）：
- 這種多態在程序運行時發生，主要通過虛函數實現。
- 虛函數：當一個函數在基類中被聲明爲虛函數時，它可以在任何派生類中被重寫。通過基類的指針或引用調用虛函數時，會根據對象的實際類型來調用相應的函數，即使是在基類類型的引用或指針下也是如此。
- 純虛函數和抽象類：當在類中聲明一個虛函數但不提供實現，只提供其聲明的時候，這個函數就是純虛函數（使用
= 0語法），包含純虛函數的類稱爲抽象類。抽象類不能被實例化，只能被繼承，並且派生類必須提供純虛函數的實現。
動態多態是通過虛函數表（也稱爲V-Table）來實現的，這是一種在運行時用來解析函數調用的機制。當類中包含虛函數時，每個對象會包含一個指向虛函數表的指針，虛函數表中存儲了對應於該對象實際類型的函數地址。這樣，當調用虛函數時，程序能夠動態地決定應該調用哪個函數實現。
這兩種多態的方式都允許同一接口使用不同的實現，使得程序可以在不完全知道對象類型的情況下，對對象進行操作。靜態多態的優點是效率高，因爲函數調用在編譯時就已經解析了；而動態多態的優點是靈活性高，可以在運行時決定調用哪個函數。
8、動態綁定是如何實現的？
在C++中，動態綁定是通過虛函數來實現的。虛函數允許在派生類中重寫基類的行爲。在基類中聲明虛函數時，使用關鍵字virtual，這樣在派生類中就可以覆蓋這個函數以實現不同的行爲。
當我們使用基類的指針或引用來調用一個虛函數時，C++運行時會根據對象的實際類型來決定應該調用哪個函數，這個過程是在運行時發生的，因此被稱爲“動態綁定”。
舉個例子，假設我們有一個Animal基類和兩個派生類Dog和Cat。Animal類中有一個虛函數makeSound()。Dog和Cat類分別覆蓋了這個函數，提供了各自的實現。
class Animal {
public:
virtual void makeSound() {
std::cout << "Some generic animal sound\n";
}
};
class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << "Woof!\n";
}
};
class Cat : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << "Meow!\n";
}
};
當我們這樣調用時：
Animal* myAnimal = new Dog();
myAnimal->makeSound(); // 輸出 "Woof!"
即使myAnimal是一個Animal類型的指針，它也會調用Dog類中的makeSound()函數，因爲myAnimal實際指向的是一個Dog對象。這就是動態綁定的工作原理。如果將myAnimal指向Cat類的對象，那麼調用myAnimal->makeSound()將輸出"Meow!"。這種機制使得我們可以寫出更加靈活和可擴展的代碼。
9、動態多態有什麼作用？有哪些必要條件？
動態多態在C++中主要用於允許在運行時選擇使用哪個函數，即使我們在編寫代碼時不知道確切的對象類型。它使得程序可以更加靈活，可以編寫出既通用又可擴展的代碼。通過動態多態，同一個接口可以對應多種不同的實現，這有助於減少代碼冗餘和增強代碼的可維護性。
動態多態的實現有以下必要條件：
- 繼承：必須有一個基類和一個或多個派生類。
- 虛函數：在基類中必須有虛函數，派生類中可以重寫這些虛函數。
- 指針或引用：使用基類類型的指針或引用來操作派生類的對象。
應用場景的例子：考慮一個圖形編輯器，我們可以定義一個Shape基類，並且有多個派生類如Circle、Rectangle等。Shape類中有一個虛函數draw()，每個派生類都有自己的實現。
class Shape {
public:
virtual void draw() const = 0; // 純虛函數，使得Shape成爲抽象類
};
class Circle : public Shape {
public:
void draw() const override {
// 繪製圓形的代碼
}
};
class Rectangle : public Shape {
public:
void draw() const override {
// 繪製矩形的代碼
}
};
在圖形編輯器中，我們可能有一個Shape類型的列表，其中包含了各種形狀的對象。在運行時，我們可以遍歷這個列表，調用每個形狀的draw()函數來繪製它們。這樣，無論列表中有什麼類型的形狀，都會調用正確的繪製函數，這就是動態多態的作用。
10、純虛函數有什麼作用？如何實現？
純虛函數在C++中用於創建抽象類，這種類不能直接實例化，而是用來定義派生類應遵循的接口。當類中至少有一個純虛函數時，這個類就成爲了抽象類。純虛函數定義了一個接口，派生類需要覆蓋這個接口提供具體的實現。
純虛函數的作用主要有兩個：
- 定義接口規範：它規定了派生類必須實現的函數，確保所有派生類都遵循同一接口規範。
- 阻止基類實例化：它使得不能創建基類的對象，只能創建派生類的對象，這樣可以確保客戶代碼不會錯誤地使用不完整的基類對象。
純虛函數的聲明在C++中是在函數聲明末尾加上= 0。這裏的= 0並不表示函數返回值爲0，而是C++語法中表示函數爲純虛函數的特殊標記。
下面是一個純虛函數的例子：
class Base {
public:
virtual void doSomething() = 0; // 純虛函數
};
class Derived : public Base {
public:
void doSomething() override {
// 提供具體的實現
}
};
在這個例子中，Base是一個抽象類，因爲它有一個純虛函數doSomething()。Derived類繼承自Base並提供了doSomething()的具體實現。這樣，不能直接創建Base類的對象，但可以創建Derived類的對象。
在設計模式中，純虛函數經常用來定義接口或者抽象基類，以便不同的派生類可以提供多樣化的實現，這是實現多態的關鍵部分。
11、虛函數表是針對類的還是針對對象的？同一個類的兩個對象的虛函數表是怎麼維護的？
答：虛函數表，或者稱爲vtable，是針對類的。虛函數表是一個存儲類中所有虛函數地址的數組。當我們定義一個類，並在其中聲明瞭虛函數時，編譯器就會爲這個類生成一個虛函數表。
每一個對象（或者說是實例），只要它的類有虛函數，那麼它就會有一個指向這個類的虛函數表的指針。這意味着，同一個類的各個對象，它們的虛函數表指針都指向同一個虛函數表。所以，雖然每個對象都有自己的虛函數表指針，但是同一個類的所有對象共享同一個虛函數表。
舉個例子，假設我們有一個基類Animal，它有一個虛函數makeSound()。那麼，Animal就有一個虛函數表，其中包含了makeSound()的地址。然後我們創建了兩個Animal對象，cat和dog。這兩個對象都有一個指針指向Animal的虛函數表，即使是兩個不同的對象，但是它們的虛函數表是相同的。
然後，如果我們有一個子類Cat繼承自Animal，並且重寫了makeSound()函數。那麼，Cat也會有一個虛函數表，其中makeSound()的地址被替換爲Cat類中的makeSound()函數的地址。當我們創建一個Cat對象kitty時，kitty的虛函數表指針就會指向Cat的虛函數表。
12、爲什麼基類的構造函數不能定義爲虛函數？
在C++中，基類的構造函數不能被定義爲虛函數，原因有兩個：
-
構造函數的目的是初始化對象。當我們創建一個對象時，構造函數被調用來初始化對象的數據成員。在這個階段，對象纔剛剛開始被構建，還沒有完全形成，因此它還不具備執行虛函數調用的條件（即，動態綁定）。因爲執行虛函數調用需要通過對象的虛函數表指針，而這個指針在構造函數執行完畢後纔會被設置。
-
虛函數通常在有繼承關係的類中使用，用於實現多態。在子類對象的構造過程中，首先會調用基類的構造函數，然後纔是子類的構造函數。如果基類的構造函數被定義爲虛函數，那麼在執行基類的構造函數時，由於子類的部分還沒有被構造，所以無法正確地執行子類構造函數中對虛函數的重寫。這就破壞了虛函數的目的，即允許子類重寫基類的行爲。
因此，基於以上原因，C++不允許構造函數爲虛函數。但是，析構函數可以（並且通常應該）被聲明爲虛函數，以確保當刪除一個指向派生類對象的基類指針時，派生類的析構函數能被正確調用，避免資源泄露。
13、爲什麼基類的析構函數需要定義爲虛函數？
在C++中，基類的析構函數應該被定義爲虛函數，主要是爲了能正確地釋放動態分配的資源，避免內存泄漏。
當我們使用基類指針指向派生類對象，並使用delete刪除這個指針時，如果基類的析構函數不是虛函數，那麼只有基類的析構函數會被調用。這樣，派生類的析構函數就沒有機會被調用，導致派生類中的資源沒有被正確釋放，造成內存泄漏。
而如果我們將基類的析構函數定義爲虛函數，那麼在刪除基類指針時，就會根據這個指針實際指向的對象類型，調用相應的析構函數，先調用派生類的析構函數，然後再調用基類的析構函數。這樣就能確保所有的資源都被正確釋放，避免內存泄漏。
舉個例子，假設我們有一個基類Animal和一個派生類Cat，Cat類在堆上分配了一些資源。如果我們用一個Animal指針指向一個Cat對象，然後用delete刪除這個指針，如果Animal的析構函數不是虛函數，那麼只有Animal的析構函數會被調用，Cat的析構函數不會被調用，Cat在堆上分配的資源就沒有被釋放，造成內存泄漏。而如果Animal的析構函數是虛函數，那麼就會先調用Cat的析構函數，釋放Cat的資源，然後再調用Animal的析構函數，這樣就避免了內存泄漏。
14、構造函數和析構函數能拋出異常嗎？
在C++中，構造函數和析構函數都可以拋出異常，但這並不是一個被推薦的做法，原因如下：
構造函數拋出異常：
如果在構造函數中拋出異常，那麼對象的構造過程就會被中斷。這就意味着對象可能處於一個部分初始化的狀態，其成員可能沒有被正確初始化。如果你試圖在後續的代碼中使用這個對象，可能會出現未定義的行爲。
舉個例子，你有一個DatabaseConnection類，其構造函數試圖連接到數據庫。如果連接失敗，構造函數就拋出一個異常。這個時候，如果你在後續的代碼中試圖使用這個DatabaseConnection對象，就可能出現問題，因爲它並沒有正確地初始化。
析構函數拋出異常：
如果在析構函數中拋出異常，情況就更復雜了。析構函數通常在對象生命週期結束時被調用，或者在釋放動態分配的內存時被調用。如果在這個過程中析構函數拋出了異常，而你又沒有正確地捕獲這個異常，那麼程序就可能會中斷，並可能導致資源泄露。
更糟糕的是，如果析構函數是在處理另一個異常時被調用，並在這個過程中又拋出了一個新的異常，那麼C++會立即調用std::terminate，程序會立即終止。
因此，雖然構造函數和析構函數都可以拋出異常，但是在大多數情況下，我們應該儘量避免在這兩個函數中拋出異常，或者至少確保這些異常被正確地捕獲和處理，以避免未定義的行爲
15、如何讓一個類不能實例化？
在C++中，如果你希望一個類不能被實例化，也就是不能創建該類的對象，你可以通過以下兩種方式來實現：
- 聲明類的構造函數爲protected或private： 如果一個類的構造函數被聲明爲protected或private，那麼在類的外部就不能直接調用這個構造函數來創建類的對象。只有類本身和它的友元函數或類可以訪問它的私有或保護成員。
class NonInstantiable1 {
private:
NonInstantiable1() {} // private constructor
};
- 將類聲明爲抽象基類（Abstract Base Class, ABC）： 如果一個類至少有一個純虛函數，那麼這個類就是抽象基類，無法被實例化。純虛函數是在基類中聲明但不定義的虛函數，它在基類中的聲明形式如下：
virtual void func() = 0;。純虛函數使得派生類必須提供自己的實現，否則派生類也將成爲抽象基類。
class NonInstantiable2 {
public:
virtual void func() = 0; // pure virtual function
};
上述兩種方式都可以讓一個類不能直接實例化，但是可以作爲基類被繼承。在派生類中，你可以提供構造函數的實現或者實現基類中的純虛函數，使得派生類可以被實例化。
由於內容太多，更多內容以鏈接形勢給大家，點擊進去就是答案了