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有没有大厂问 C++虚函数表

是的,大厂面试中关于 C++虚函数表(vtable) 的问题非常常见,通常会考察底层实现原理和实际应用场景。以下是一些典型问题和相关知识点总结:


1. 虚函数表的底层原理

  • 问题示例

    • “虚函数表是如何实现的?”
    • “虚函数表在内存中的存储位置?”
  • 关键点

    • 每个包含虚函数的类会有一个对应的虚函数表(编译器生成),表中存放的是虚函数的地址。
    • 对象的内存布局中,首个位置(通常)是一个指向虚函数表的指针(vptr)。
    • 虚函数表在编译阶段确定,存储在程序的只读数据段(如 .rodata)。

2. 多继承下的虚函数表

  • 问题示例

    • “多继承时,子类的虚函数表结构是怎样的?”
  • 关键点

    • 多继承时,子类会有多个虚函数表(对应每个父类),且可能包含多个 vptr
    • 菱形继承(钻石问题)下,通过虚基类指针调整偏移量。

3. 动态绑定的实现

  • 问题示例

    • “为什么构造函数不能是虚函数?”
  • 关键点: 动态绑定通过 vptr + vtable 实现。构造函数执行时对象尚未完全构造,vptr未初始化,因此无法动态绑定。


4. RTTI与typeid的实现

  • 问题示例: “typeid如何获取对象的类型信息?”

  • 关键点: RTTI(运行时类型识别)信息通常存储在虚函数表的扩展部分(如头部)。


5.性能影响

  • 问题示例: “使用虚函数会带来什么性能开销?”

  • 回答方向

    • 间接调用开销(通过指针跳转)。
    • Cache不友好(分散的 vtable访问)。
    • (优化手段:避免高频调用路径上的虚函数)。

6.手撕代码题

可能会要求手动模拟虚函数表的实现,例如用结构体和函数指针模拟动态绑定。

class Base {
public:
    virtual void foo() { cout << "Base::foo" << endl; }
};

class Derived : public Base {
public:
    void foo() override { cout << "Derived::foo" << endl; }
};

// vtable的简化模拟
struct VTable {
    void (*foo)(void*); // 成员函数的第一个参数实际是this指针
};

VTable base_vtable = { [](void* obj) { ((Base*)obj)->Base::foo(); } };
VTable derived_vtable = { [](void* obj) { ((Derived*)obj)->Derived::foo(); } };

7.真实面试题参考

  1. *腾讯*:
    “多重继承下,如何通过汇编代码找到某个虚函数的实际调用地址?”

  2. *字节跳动*:
    “如果绕过虚函数机制直接调用一个类的成员函数?”

  3. *阿里云*:
    “析构函数为什么必须是虚的?如果不是会有什么问题?(内存泄漏例子)”


如果需要更具体的答案或代码分析细节,可以告诉我!


内容由零声教学AI助手提供,问题来源于学员提问

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