面试官：C++ 支持继承，C 语言不支持继承，分别如何实现多态？

$ c++filt _ZNKSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEE7compareEPKc
std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::compare(char const*) const

符号可以通过 nm 命令获取

第 10 章 C++ 编译链接模型精要10.1 C 语言的编译模型及其成因10.1.1 为什么 C 语言需要预处理10.1.2 C 语言的编译模型10.2 C++ 的编译模型10.2.1 单遍编译10.2.2 前向声明10.3 C++ 链接（linking）10.3.1 函数重载10.3.2 inline 函数10.3.3 模板10.3.4 虚函数10.4 工程项目中头文件的使用规则10.4.1 头文件的害处10.4.2 头文件的使用规则10.5 工程项目中库文件的组织原则10.5.1 动态库是有害的10.5.2 静态库也好不到哪儿去10.5.3 源码编译是王道第 11 章 反思 C++ 面向对象与虚函数11.1 朴实的 C++ 设计11.2 程序库的二进制兼容性11.2.1 什么是二进制兼容性11.2.2 有哪些情况会破坏库的 ABI11.2.3 哪些做法多半是安全的11.2.4 反面教材：COM11.2.5 解决办法11.3 避免使用虚函数作为库的接口11.3.1 C++ 程序库的作者的生存环境11.3.2 虚函数作为库的接口的两大用途11.3.3 虚函数作为接口的弊端11.3.4 假如 Linux 系统调用以 COM 接口方式实现11.3.5 Java 是如何应对的11.4 动态库接口的推荐做法11.5 以 boost::function 和 boost::bind 取代虚函数

class Graphics {
public:
    virtual void drawLine(int x0,int y0,int x1,int y1);
    virtual void drawRectangle(int x0,int y0,int x1,int y1);
};

class Graphics2 : public Graphics {
    virtual void drawLine(double x0,double y0,double x1,double y1);
};

class Graphics {
    class Impl;
    std::unique_ptr<Impl> impl;
public:
    void drawLine(int x0,int y0,int x1,int y1);
    void drawRectangle(int x0,int y0,int x1,int y1);
};

void drawLine(double x0,double y0,double x1,double y1);

#include <iostream>

using namespace std;

class Base {

public:

	void func(int x) { } // 非虚函数，版本1

	virtual void func(double d) { } // 虚函数，版本2

};

class Derived : public Base
{

public:

	// 情况1：参数不同（const char*），隐藏了Base中所有的func函数

	void func(const char* s) { }

};

void test1()

{

	Derived d;

	d.func("Hello"); // 正确：调用Derived::func(const char*)

	// d.func(10); // 错误！Base::func(int) 已被隐藏

	// d.func(3.14); // 错误！Base::func(double) 也被隐藏了



	// 必须使用作用域解析运算符来显式调用基类被隐藏的函数

	d.Base::func(10); // 正确：调用Base::func(int)

	d.Base::func(3.14); // 正确：调用Base::func(double)

}

Derived d;  // Derived : Base

内存布局:
+-----------------+
| Base 子对象     |
|  +-------------+|
|  | vptr ------> Derived::vtable |
|  +-------------+|
|  Base 成员数据  |
+-----------------+
| Derived 成员数据 |
+-----------------+

说明:
- Base 子对象里有一个 vptr，指向 Derived 的 vtable（因为 Derived 覆盖了 Base 的虚函数）。
- Derived 本身没有额外 vptr。

Derived::vtable:+---------+| f() -> Derived::f |+---------+

struct Base1 { virtual void f(); };
struct Base2 { virtual void g(); };
struct Derived : Base1, Base2 {
    void f() override;
    void g() override;
};


Derived d;  // Derived : Base1, Base2

内存布局:
+-----------------+
| Base1 子对象    |
|  +-------------+|
|  | vptr ------> Derived::Base1_vtable |
|  +-------------+|
|  Base1 成员数据 |
+-----------------+
| Base2 子对象    |
|  +-------------+|
|  | vptr ------> Derived::Base2_vtable |
|  +-------------+|
|  Base2 成员数据 |
+-----------------+
| Derived 成员数据 |
+-----------------+

说明:
- 每个基类子对象都有独立 vptr。
- 每个 vptr 指向对应派生类生成的新 vtable。
- Derived 自身没有额外 vptr（除非声明新的虚函数）。

Derived::Base1_vtable:
+-----------------+
| f() -> Derived::f |
+-----------------+

Derived::Base2_vtable:
+-----------------+
| g() -> Derived::g |
+-----------------+

     Base     /  \    A    B     \  /   DerivedDerived├─ A::Base.x├─ B::Base.x└─ Derived自己的成员struct A : virtual Base {};struct B : virtual Base {};struct Derived : public A, public B {}Derived├─ A (虚基指针 vbptr -> 指向共享的Base)├─ B (虚基指针 vbptr -> 指向共享的Base)├─ 共享的 Base.x（只有一份）└─ Derived自己的成员

struct Animal {
    virtual void speak() = 0;
    virtual ~Animal() = default;
};

struct Dog : Animal {
    void speak() override { std::cout << "Woof\n"; }
};

std::unique_ptr<Animal> a = std::make_unique<Dog>();
a->speak();

#include <functional>
#include <iostream>

struct Animal {
    std::function<void()> speak;
};

Animal dog{ [] { std::cout << "Woof\n"; } };
Animal cat{ [] { std::cout << "Meow\n"; } };

dog.speak();
cat.speak();

struct Sorter {
    std::function<void(std::vector<int>&)> sort;
};

Sorter quicksorter{ [](auto& v){ std::sort(v.begin(), v.end()); } };
Sorter reverseSorter{ [](auto& v){ std::sort(v.rbegin(), v.rend()); } };

std::vector<int> v{3,1,2};
quicksorter.sort(v);

struct Button {
    std::function<void()> onClick;
};

Button b;
b.onClick = [] { std::cout << "Clicked!\n"; };
b.onClick();

class Engine {
public:
    void setOnEvent(std::function<void(int)> cb);
};

struct file_operations {
    ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
    ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
    int (*open) (struct inode *, struct file *);
    int (*release) (struct inode *, struct file *);
    // ... 其他很多操作
};

const struct file_operations ext4_file_operations = {
    .read_iter  = ext4_file_read_iter,
    .write_iter = ext4_file_write_iter,
    .open       = ext4_file_open,
    .release    = ext4_release_file,
};

const struct file_operations shmem_file_operations = {
    .read_iter  = shmem_file_read_iter,
    .write_iter = shmem_file_write_iter,
    .open       = shmem_file_open,
};

struct file {
    const struct file_operations *f_op;  // vptr!!
    void *private_data;
    ...
};

struct file
   │
   ├──> f_op ──► ext4_file_operations
   │                   ├── read_iter → ext4_file_read_iter()
   │                   ├── write_iter → ext4_file_write_iter()
   │
   └──> f_op ──► shmem_file_operations
                       ├── read_iter → shmem_file_read_iter()
                       ├── write_iter → shmem_file_write_iter()