C++与操作系统等面试题21

### C++与操作系统等面试题21 #### 面向对象的三大特性及其示例说明 面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）是现代软件开发中的一种核心编程范式，它通过模拟现实世界中的对象及其交互来构建程序。在C++中，面向对象的三大特征包括封装、继承和多态。 ##### 1. 封装 **定义**：封装是指将数据（属性）和方法（行为）结合在一起，形成一个单独的单元——类。这种设计方式允许开发者隐藏类的内部细节，从而保护数据不被外部修改或误用。封装提高了模块之间的独立性，降低了维护成本。 **作用**： - **数据隐藏**：通过声明数据成员为私有（private），可以防止程序中其他部分直接访问这些数据。 - **接口控制**：通过公有（public）成员函数提供对外部的接口，这些函数用于与外部进行交互，同时保证内部数据的安全性。 - **易于维护**：当内部实现发生变化时，只需修改类的内部结构，而不必担心外部代码是否需要调整。 **示例**： ```cpp class Circle { private: double radius; // 私有数据成员 public: Circle(double r) : radius(r) {} // 构造函数 double getRadius() const { return radius; } // 获取半径 void setRadius(double r) { radius = r; } // 设置半径 double area() const { return 3.14 * radius * radius; } // 计算面积 }; ``` 在这个例子中，`radius` 是私有的，只能通过公有成员函数 `getRadius()` 和 `setRadius()` 进行访问或修改。 ##### 2. 继承 **定义**：继承是一种使得一个类可以继承另一个类的属性和方法的能力。这种机制支持按等级分类的概念，使得子类可以从父类那里继承并扩展其功能。 **作用**： - **代码复用**：避免重复编写相似的代码。 - **层次结构**：能够根据功能和相似性构建类的层次结构。 - **多态**：通过继承实现多态性。 **示例**： ```cpp // 基类 class Shape { public: virtual double area() const = 0; // 纯虚函数 }; // 派生类 class Circle : public Shape { private: double radius; public: Circle(double r) : radius(r) {} double getRadius() const { return radius; } void setRadius(double r) { radius = r; } double area() const override { return 3.14 * radius * radius; } }; ``` 这里，`Shape` 类定义了一个纯虚函数 `area()`，`Circle` 类继承自 `Shape` 并实现了 `area()` 函数。 ##### 3. 多态 **定义**：多态是指同一种行为可以具有多种形式的能力。在C++中，多态分为两种形式：静态多态（编译时多态）和动态多态（运行时多态）。 **作用**： - **接口统一**：通过接口统一处理不同类型的对象。 - **灵活性**：允许在运行时根据实际类型选择合适的方法执行。 **示例**： ```cpp class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数 }; class Circle : public Shape { public: void draw() override { /* 圆形绘制逻辑 */ } }; class Rectangle : public Shape { public: void draw() override { /* 矩形绘制逻辑 */ } }; void drawShape(Shape& shape) { shape.draw(); } int main() { Circle c; Rectangle r; drawShape(c); // 调用圆形的draw方法 drawShape(r); // 调用矩形的draw方法 return 0; } ``` 在这个例子中，`drawShape()` 函数接受一个 `Shape` 类型的引用作为参数，但实际传入的是 `Circle` 或 `Rectangle` 对象。由于 `Shape` 类定义了纯虚函数 `draw()`，因此 `drawShape()` 函数可以根据传入的对象类型自动调用正确的 `draw()` 方法。 ### 总结 面向对象的三大特性——封装、继承和多态——是C++语言中非常重要的概念。这些特性不仅有助于提高代码的可读性和可维护性，还能增强程序的灵活性和扩展性。理解并熟练运用这些概念对于成为一名优秀的C++程序员至关重要。