C++面筋
一、一个C++源文件从文本到可执行文件的过程？
通常来说一个C++源文件到可执行文件需要经过四个步骤：
（1）预处理，产生.ii文件
（2）编译，产生汇编文件(.s文件)
（3）汇编，产生目标文件(.o或.obj文件)
（4）链接，产生可行执行文件(.out或.exe文件)
（1）在预处理阶段主要执行以下操作：
a.对所有的“#define”进行宏展开；
b.处理所有的条件编译指令，比如“#if”,“#ifdef”，“#elif”，“#else”,“#endif”
c.处理“#include”指令，这个过程是递归的，也就是说被包含的文件可能还包含其他文件
d.删除所有的注释“//”和“/**/”
e.添加行号和文件标识
f.保留所有的“#pragma”编译器指令
经过预处理后的.ii文件不包含任何宏定义，因为所有的宏已经被展开，并且包含的文件也已经被插入到.ii文件中。
（2）在编译阶段主要就是将预处理完的文件进行一系列词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码文件(.s文件)
（3）在汇编阶段，主要是将汇编代码转变成机器可以执行的代码，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。最终产生目标文件(.o或.obj文件)。
（4）链接的过程主要包括了地址和空间分配(Address and Storage Allocation)、符号决议(Symbol Resolution)和重定位(Relocation)
二、线程和进程的区别与联系
进程：是执行中一段程序，即一旦程序被载入到内存中并准备执行，它就是一个进程。进程是表示资源分配的的基本概念，又是调度运行的基本单位，是系统中的并发执行的单位。
线程：单个进程中执行中每个任务就是一个线程。线程是进程中执行运算的最小单位。
线程与进程的区别主要体现在5个方面：
- 定义方面：进程是程序在某个数据集合上的一次运行活动；线程是进程中的一个执行路径。（进程可以创建多个线程）
- 角色方面：在支持线程机制的系统中，进程是系统资源分配的单位，线程是CPU调度的单位。
- 资源共享方面：进程之间不能共享资源，而线程共享所在进程的地址空间和其它资源。同时线程还有自己的栈和栈指针，程序计数器等寄存器。
- 独立性方面：进程有自己独立的地址空间，而线程没有，线程必须依赖于进程而存在。
- 开销方面。进程切换的开销较大。线程相对较小
三、数组和指针的区别
指针可以随时指向任意类型的内存块，而数组可以在静态存储区被创建。数组和指针的区别主要体现在以下两个方面
1.修改内容的不同，数组可以通过下标操作对元素值进行修改，而指针不行。
2.所占字节数不同，sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数，而不是p所指的内存容量。
四、内存分配
bss段：bss段（bss segment）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。
bss是英文Block Started by Symbol的简称。
bss段属于静态内存分配。
data段：数据段（data segment）通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。
数据段属于静态内存分配。
text段：代码段（code segment/text segment）通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。
这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读(某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序)。
在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。
堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。
当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；
当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）。
栈(stack)： 栈又称堆栈，是用户存放程序临时创建的局部变量，
也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变量）。
五、为什么通常来说栈比堆要快？
首先, 栈是本着LIFO原则的存储机制, 对栈数据的定位相对比较快速, 而堆则是随机分配的空间, 处理的数据比较多, 无论如何, 至少要两次定位.
其次, 栈是由CPU提供指令支持的, 在指令的处理速度上, 对栈数据进行处理的速度自然要优于由操作系统支持的堆数据.
再者, 栈是在一级缓存中做缓存的, 而堆则是在二级缓存中, 两者在硬件性能上差异巨大.
最后, 各语言对栈的优化支持要优于对堆的支持, 比如swift语言中, 三个字及以内的struct结构, 可以在栈中内联, 从而达到更快的处理速度.。
六、TCP三次握手和四次挥手
TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1所示。
（1）第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN包（SYN=j）到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器B确认。
（2）第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=k），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态。
（3）第三次握手：客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK（ACK=k+1），此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。
关闭连接采用四次挥手：
（1）客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。
（2）服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
（3）服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。
（4）客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。
七、C++中Overload,Override,Overwrite的区别？
Overload(重载)：在C++程序中，可以将语义、功能相似的几个函数用同一个名字表示，但参数或返回值不同（包括类型、顺序不同），即函数重载。
（1）相同的范围（在同一个类中）；
（2）函数名字相同；
（3）参数不同；
（4）virtual 关键字可有可无。
Override(覆盖)：是指派生类函数覆盖基类函数，特征是：
（1）不同的范围（分别位于派生类与基类）；
（2）函数名字相同；
（3）参数相同；
（4）基类函数必须有virtual 关键字。
Overwrite(重写)：是指派生类的函数屏蔽了与其同名的基类函数，规则如下：
（1）如果派生类的函数与基类的函数同名，但是参数不同。此时，不论有无virtual关键字，基类的函数将被隐藏（注意别与重载混淆）。
（2）如果派生类的函数与基类的函数同名，并且参数也相同，但是基类函数没有virtual关键字。此时，基类的函数被隐藏（注意别与覆盖混淆）。
八、C++ 虚函数的实现
C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。所谓泛型技术，说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。
对C++ 了解的人都应该知道虚函数（Virtual Function）是通过一张虚函数表（Virtual Table）来实现的。简称为V-Table。 在这个表中，主是要一个类的虚函数的地址表，这张表解决了继承、覆盖的问题，保证其容真实反应实际的函数。这样，在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了 这个实例的内存中，所以，当我们用父类的指针来操作一个子类的时候，这张虚函数表就显得由为重要了，它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。
这里我们着重看一下这张虚函数表。在C++的标准规格说明书中说到，编译器必需要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证正确取到虚函数的偏移量）。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。
九、AVL树、红黑树、B/B+树和Trie树的比较
AVL树、红黑树、B/B+树和Trie树
stl中的map和set用的是红黑树。B+树一般用于数据库系统中做索引，Trie树用来做字符匹配，Windows对进程地址空间的管理用到了AVL树。
十、 C++编译器自动为类产生的四个缺省函数是什么？
默认构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值函数
十一、请简述C/C++语言中栈空间和堆空间的主要区别（栈为什么比堆快）？
- 1申请方式
stack: 由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
heap: 需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数 ，在C++中用new运算符 - 2 申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 - 3申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。 - 4申请效率的比较：
栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. - 5堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。 - 6存取效率的比较
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的
十二、memcpy和memmove的区别
- memcpy不考虑内存重叠问题，效率高，在应用程序方面（已知两块内存不会重叠），memcpy更合适。
- memmove考虑内存重叠问题
- 在dest头部在src范围内时：src的尾部（即dest的头部）在复制过程中被src修改，导致出错
- memmove加了一次判断判，次情况时进行逆序赋值
十三、叙述一下static对变量、对函数、对内函数内部的变量的各种使用的区别
- 修饰全局变量，变量被称为全局静态变量，存储在静态区
- 目的：限定作用域为当前文件，其他文件不可访问该变量
- 修饰局部变量，即局部静态变量，存储在静态区
- 目的：函数结束时不销毁，使得下次调用时不需要再次开辟空间，同时保留原内容。
- 虽然生命周期为整个进程，但仍不能被其他函数、变量访问
- 局部静态变量不可重入，多线程时要注意线程安全。
- 修饰函数
- 使的其他源文件不可访问该函数，达到类似C++ private的效果
十四、C++中引用与指针的区别
引用与指针有着相同的地方，即指针指向一块内存，他的内容是所指内存的地址，引用是某块内存的别名。但是两者并非完全相同，他们之间也存在着差别，具体表现在以下几个方面：
1）从本质上讲，指针是存放变量地址的一个变量，在逻辑上是独立的，他可以被改变，即其所指向的地址可以被改变，其指向的地址中存放的数据也可以被改变。而引用只是一个别名，他必须被初始化，并且引用的对象在其整个生命周期是不能被改变的，即自始至终只能依附于同一个变量。
2）作为参数传递时，两者不同。指针是值传递，引用是址传递。
3）引用使用时不需要解引用，而指针需要解引用。
4）引用不可以为空，而指针可以为空
5）对引用使用sizeof得到的是变量的大小，而对指针进行sizeof操作得到的是指针本身大小。
十五、C++11新特性
final： 显式禁止类被继承
default：显式实现默认构造/析构函数
nullptr：强类型的空指针
auto：自动类型推导
constexpr：允许将变量声明为constexpr类型让编译器来验证变量的值是否是一个常量表达式
noexpect：声明函数不能抛出任何异常，若定义了noexpect的函数抛出异常，则程序终止
override：显式的在派生类中声明哪些虚函数需要重写，若未重写则编译器会报错
lambda表达式： 就地编写匿名函数（闭包）
可变参数模板：可以在模板参数列表里书写任意数量类型名
模板别名：使用C++的模板别名特性可以简化容器的类型声明
模板元编程：在编译期计算类型，根据模板参数推导返回值。
十六、可变参数模板
可变参数模板是模板编程时，模板参数的个数可变的情况。C++11之前，模板在声明时必须有固定数量的参数模板。C++11允许模板定义有任意类型任意数量的参数模板。