C++面试题整理
new、delete、malloc、free 的区别
- new delete 是运算符在编译器控制权限之内可以调用函数，new可以调用构造函数和delete可以调用析构函数
- malloc free 是标准库函数 不在编译器权限之内 无法调用析构函数和构造函数
delete与 delete []区别
- delete只会调用一次析构函数，而delete[]会调用每个成员的析构函数。
- 在MoreEffectiveC++ 中有更为详细的解释："当delete操作符用于数组时，它为每一个数组元素调用析构函数，然后调用operator delete"来释放内存。
- 注意使用时 new 与delete new[]与delete[]配套使用 （注意对于内建的简单数据类型功能一样，自定义复杂数据类型会出错）
C++有哪些性质（面向对象特点）
- 老生常谈（封装，继承，多态）
封装：
- 简单的说就是把客观事物封装成抽象的类,类中封装了数据以及这些数据的代码的逻辑实体。在一个对象内部，有不同的访问去权限，有些数据与方法是私有的，不能被外界访问。
继承：
- 简单来说就是获取另外一个类的属性和方法，它支持按级分类的概念。另外一个类被称为基类，父类，超类，通过继承创建的新类被称之为子类或派生类。
- 实现继承可以通过继承和组合来实现，继承概念的实现方式有2类：实现继承和接口继承。
- 实现继承是指直接使用基类的方法和属性而无需重新编码的能力;接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力
多态：
- 多态就是向不同对象发生同一个消息，不同的对象在接收时会产生不同的行为（即方法）
- C++通过虚函数来实现多态，虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。
- 运算符重载：重新赋予新的含义. 同一个函数名就可以用来代表不同功能的函数,(一名多用).
子类析构时要调用父类的析构函数吗？
- 析构函数调用的次序是先派生类的析构后基类的析构，也就是说在基类的的析构调用的时候,派生类的信息已经全部销毁了。
- 定义一个对象时先调用基类的构造函数、然后调用派生类的构造函数；析构的时候恰好相反：先调用派生类的析构函数、然后调用基类的析构函数。
多态，虚函数，纯虚函数
- 多态：是对于不同对象接收相同消息时产生不同的动作。
C++的多态性具体体现在运行和编译两个方面：
-
在程序运行时的多态性通过继承和虚函数来体现；
-
在程序编译时多态性体现在函数和运算符的重载上；
-
虚函数：在基类中冠以关键字 virtual 的成员函数。 它提供了一种接口界面。允许在派生类中对基类的虚函数重新定义。
-
纯虚函数的作用：在基类中为其派生类保留一个函数的名字，以便派生类根据需要对它进行定义。作为接口而存在 纯虚函数不具备函数的功能，一般不能直接被调用。
-
从基类继承来的纯虚函数，在派生类中仍是虚函数。如果一个类中至少有一个纯虚函数，那么这个类被称为抽象类（abstract class）。
-
抽象类中不仅包括纯虚函数，也可包括虚函数。抽象类必须用作派生其他类的基类，而不能用于直接创建对象实例。但仍可使用指向抽象类的指针支持运行时多态性。
什么是“引用”？申明和使用“引用”要注意哪些问题？
- 引用就是变量的别名(alias),对应用的操作与对变量直接操作效果完全相同。
- 申明一个引用的时候，切记要对其进行初始化.
- 引用声明完毕后，相当于目标变量名有2个名称，即该目标原名称和引用名，不能再把该引用名作为其他变量的别名。
- 声明一个引用，不是新定义了一个变量，它只表示该引用名是目标变量名的一个别名，它本身不是一种数据类型，因此引用本身不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元。不能建立数组的引用。
将“引用”作为函数参数有哪些特点？
- 传递引用给函数与传递指针的效果是一样的。这时，被调函数的形参就成为原来主调函数中的实参变量或对象的一个别名来使用，所以在被调函数中对形参变量的操作就是对其相应的目标对象（在主调函数中）的操作。
- 使用引用传递函数的参数，在内存中并没有产生实参的副本，它是直接对实参操作；而使用一般变量传递函数的参数，当发生函数调用时，需要给形参分配存储单元，形参变量是实参变量的副本；如果传递的是对象，还将调用拷贝构造函数。因此，当参数传递的数据较大时，用引用比用一般变量传递参数的效率和所占空间都好。
- 使用指针作为函数的参数虽然也能达到与使用引用的效果，但是，在被调函数中同样要给形参分配存储单元，且需要重复使用"*指针变量名"的形式进行运算，这很容易产生错误且程序的阅读性较差；另一方面，在主调函数的调用点处，必须用变量的地址作为实参。而引用更容易使用，更清晰。
在什么时候需要使用“常引用”？
- 如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。常引用声明方式：const 类型标识符 &引用名=目标变量名；
例1
int a ;
const int &ra=a;
ra=1; //错误
a=1; //正确
例2
string foo( );
void bar(string & s);
那么下面的表达式将是非法的：
bar(foo( ));
bar("hello world");
- 原因在于foo( )和"hello world"串都会产生一个临时对象，而在C++中，这些临时对象都是const类型的。因此上面的表达式就是试图将一个const类型的对象转换为非const类型，这是非法的。引用型参数应该在能被定义为const的情况下，尽量定义为const 。
将“引用”作为函数返回值类型的格式、好处和需要遵守的规则?
- 格式：类型标识符 &函数名（形参列表及类型说明）{ //函数体 }
- 好处：在内存中不产生被返回值的副本；（注意：正是因为这点原因，所以返回一个局部变量的引用是不可取的。因为随着该局部变量生存期的结束，相应的引用也会失效，产生runtime error!
注意事项：
（1）不能返回局部变量的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。主要原因是局部变量会在函数返回后被销毁，因此被返回的引用就成为了"无所指"的引用，程序会进入未知状态。
（2）不能返回函数内部new分配的内存的引用。这条可以参照Effective C++[1]的Item 31。虽然不存在局部变量的被动销毁问题，可对于这种情况（返回函数内部new分配内存的引用），又面临其它尴尬局面。例如，被函数返回的引用只是作为一个临时变量出现，而没有被赋予一个实际的变量，那么这个引用所指向的空间（由new分配）就无法释放，造成memory leak。
（3）可以返回类成员的引用，但最好是const。这条原则可以参照Effective C++[1]的Item 30。主要原因是当对象的属性是与某种业务规则（business rule）相关联的时候，其赋值常常与某些其它属性或者对象的状态有关，因此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中。如果其它对象可以获得该属性的非常量引用（或指针），那么对该属性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性。
（4）流操作符重载返回值申明为“引用”的作用：
流操作符<<和>>，这两个操作符常常希望被连续使用，例如：cout << “hello” << endl; 因此这两个操作符的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括：返回一个流对象和返回一个流对象指针。但是对于返回一个流对象，程序必须重新（拷贝）构造一个新的流对象，也就是说，连续的两个<<操作符实际上是针对不同对象的！这无法让人接受。对于返回一个流指针则不能连续使用<<操作符。因此，返回一个流对象引用是惟一选择。这个唯一选择很关键，它说明了引用的重要性以及无可替代性，也许这就是C++语言中引入引用这个概念的原因吧。
赋值操作符=。这个操作符象流操作符一样，是可以连续使用的，例如：x = j = 10;或者(x=10)=100;赋值操作符的返回值必须是一个左值，以便可以被继续赋值。因此引用成了这个操作符的惟一返回值选择。
＃include
int &put(int n);
int vals[10];
int error=-1;
void main()
{
put(0)=10; //以put(0)函数值作为左值，等价于vals[0]=10;
put(9)=20; //以put(9)函数值作为左值，等价于vals[9]=20;
cout<=0 && n<=9 ) return vals[n];
else { cout<<"subscript error"; return error; }
}
（5）在另外的一些操作符中，却千万不能返回引用：±*/ 四则运算符。它们不能返回引用，Effective C++[1]的Item23详细的讨论了这个问题。主要原因是这四个操作符没有side effect，因此，它们必须构造一个对象作为返回值，可选的方案包括：返回一个对象、返回一个局部变量的引用，返回一个new分配的对象的引用、返回一个静态对象引用。根据前面提到的引用作为返回值的三个规则，2、3两个方案都被否决了。静态对象的引用又因为((a+b) == (c+d))会永远为true而导致错误。所以可选的只剩下返回一个对象了。
结构与联合有和区别？
(1). 结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合中只存放了一个被选中的成员（所有成员共用一块地址空间）, 而结构的所有成员都存在（不同成员的存放地址不同）。
(2). 对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的。
重载（overload)和重写(overried，有的书也叫做“覆盖”）的区别？
常考的题目。从定义上来说：
- 重载：是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。
- 重写：是指子类重新定义父类虚函数的方法。
从实现原理上来说
-
重载：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称做修饰，然后这些同名函数就成了不同的函数（至少对于编译器来说是这样的）。如，有两个同名函数：function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的：int_func、str_func。对于这两个函数的调用，在编译器间就已经确定了，是静态的。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定），因此，重载和多态无关！
-
重写：和多态真正相关。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态的调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的（调用的子类的虚函数的地址无法给出）。因此，这样的函数地址是在运行期绑定的（晚绑定）。
有哪几种情况只能用intialization list 而不能用assignment?
- 当类中含有const、reference成员变量，对象成员；基类的构造函数都需要初始化。
- 当基类有带参构造，子类就应当声明一个将参数传递给基类构造函数的途径。
- 当基类派生子类对象时，就要对基类数据成员等初始化。
究其因
1. 类成员为const类型
2. 类成员为引用类型
#include
using namespace std;
class A
{
public:
A(int &v) : i(v), p(v), j(v) {}
void print_val() { cout << "hello:" << i << " " << j << endl;}
private:
const int i;
int p;
int &j;
};
int main(int argc ,char **argv)
{
int pp = 45;
A b(pp);
b.print_val();
}
const对象或引用只能初始化但是不能赋值。构造函数的函数体内只能做赋值而不是初始化，因此初始化const对象或引用的唯一机会是构造函数函数体之前的初始化列表中。
从无到有叫初始化，初始化（调用拷贝构造函数）创建了新对象；赋值（调用赋值操作符）没有创建新对象，而是对已有的对象赋值。
3. 类成员为没有默认构造函数的类类型
#include
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(int a) : val(a) {}
private:
int val;
};
class A
{
public:
A(int v) : p(v), b(v) {}
void print_val() { cout << "hello:" << p << endl;}
private:
int p;
Base b;
};
int main(int argc ,char **argv)
{
int pp = 45;
A b(pp);
b.print_val();
}
原因同样是创建对象时，要初始类成员的每一个成员(如果没有在初始化列表里面，编译器会自动使用它的默认的构造函数进行初始化，
但是它没有默认构造函数，所以会编译报错，所以没有默认构造函数的成员变量需要使用初始化列表进行初始化)
4. 如果类存在继承关系，派生类必须在其初始化列表中调用基类的构造函数
#include
using namespace std;
class Base
{
public:
Base(int a) : val(a) {}
private:
int val;
};
class A : public Base
{
public:
A(int v) : p(v), Base(v) {}
void print_val() { cout << "hello:" << p << endl;}
private:
int p;
};
int main(int argc ,char **argv)
{
int pp = 45;
A b(pp);
b.print_val();
}
C++是不是类型安全的？
- 不是。两个不同类型的指针之间可以强制转换(reinterpret case).C#是类型安全的
main函数执行前、后再执行的代码
一、main结束 不代表整个进程结束
- （1）全局对象的构造函数会在main 函数之前执行，
全局对象的析构函数会在main函数之后执行；
用atexit注册的函数也会在main之后执行。 - （2）一些全局变量、对象和静态变量、对象的空间分配和赋初值就是在执行main函数之前,而main函数执行完后，还要去执行一些诸如释放空间、释放资源使用权等操作
- （3）进程启动后，要执行一些初始化代码（如设置环境变量等），然后跳转到main执行。全局对象的构造也在main之前。
描述内存分配方式以及它们的区别?
- 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static 变量。
- 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集
- 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活，但问题也最多。
分别写出BOOL,int,float,指针类型的变量a 与“零”的比较语句。
- BOOL:if(!a) or if(a)
- int: if(a == 0)
- float :cosnt EXP = 0.000000001 if(a
- point : if(a != nullptr) if(a == nullptr)
请说出const与#define 相比，有何优点？
cosnt作用：
- 定义只读变量，即常量
- 修饰函数的参数和函数的返回值
- 修饰函数的定义体，这里的函数为类的成员函数，被const修饰的成员函数代表不修改成员变量的值
- 被const修饰的东西都会受到强制保护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性
优点
- const 常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。
- 有些集成化的调试工具可以对const 常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。
简述数组与指针的区别？
数组要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈上被创建。指针可以随时指向任意类型的内存块。
(1)修改内容上的差别
char a[] = “hello”;
a[0] = ‘X’;
char *p = “world”; // 注意p 指向常量字符串
p[0] = ‘X’; // 编译器不能发现该错误，运行时错误
(2) 用运算符sizeof 可以计算出数组的容量（字节数）。sizeof§,p 为指针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。C++/C 语言没有办法知道指针所指的内存容量，除非在申请内存时记住它。注意当数组作为函数的参数进行传递时，该数组自动退化为同类型的指针。
char a[] = "hello world";
char *p = a;
cout<< sizeof(a) << endl; // 12 字节
cout<< sizeof(p) << endl; // 4 字节
计算数组和指针的内存容量
void Func(char a[100])
{
cout<< sizeof(a) << endl; // 4 字节而不是100 字节
}
int (*s[10])(int) 表示的是什么？
int (*s[10])(int) 函数指针数组，每个指针指向一个int func(int param)的函数。
栈内存与文字常量区
char str1[] = "abc";
char str2[] = "abc";
const char str3[] = "abc";
const char str4[] = "abc";
const char *str5 = "abc";
const char *str6 = "abc";
char *str7 = "abc";
char *str8 = "abc";
cout << ( str1 == str2 ) << endl;//0 分别指向各自的栈内存
cout << ( str3 == str4 ) << endl;//0 分别指向各自的栈内存
cout << ( str5 == str6 ) << endl;//1指向文字常量区地址相同
cout << ( str7 == str8 ) << endl;//1指向文字常量区地址相同
结果是：0 0 1 1
- 解答：str1,str2,str3,str4是数组变量，它们有各自的内存空间；而str5,str6,str7,str8是指针，它们指向相同的常量区域。
将程序跳转到指定内存地址
要对绝对地址0x100000赋值，我们可以用(unsigned int*)0x100000 = 1234;那么要是想让程序跳转到绝对地址是0x100000去执行，应该怎么做？
*((void (*)( ))0x100000 ) ( );
首先要将0x100000强制转换成函数指针,即:
(void (*)())0x100000
然后再调用它:
*((void (*)())0x100000)();
用typedef可以看得更直观些:
typedef void(*)() voidFuncPtr;
*((voidFuncPtr)0x100000)();
int id[sizeof(unsigned long)];这个对吗？为什么？
- 答案:正确 这个 sizeof是编译时运算符，编译时就确定了 ,可以看成和机器有关的常量。
引用与指针有什么区别？
- 引用必须被初始化，而指针不必
- 引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象
- 引用不能为空，指针可以为空
- 引用是变量的一个别名，内部实现是只读指针
- 引用变量内存单元保存的是被引用变量的地址
- “sizeof 引用" = 指向变量的大小 ， “sizeof 指针”= 指针本身的大小
- 引用可以取地址操作，返回的是被引用变量本身所在的内存单元地址
- 引用使用在源代码级相当于普通的变量一样使用，做函数参数时，内部传递的实际是变量地址
基类的析构函数不是虚函数，会带来什么问题？
- 派生类的析构函数调用不上，会造成内存的泄漏
全局变量和局部变量有什么区别？是怎么实现的？操作系统和编译器是怎么知道的？
区别：生命周期不同：
- 全局变量岁随主程序创建而创建，随主程序销毁而销毁；局部变量在局部函数内部，甚至局部变量循环体等内部存在，退出就不存在
使用方式不同
- 通过声明后全局变量程序的各个部分都可以用到；局部变量只能在局部使用；分配在栈区
操作系统和编译器通过内存分配的位置来知道的，全部变量分配在全局数据段并且在程序开始运行的时候被加载，局部变量分配在栈区
复杂声明
void * ( * (*fp1)(int))[10];
float (( fp2)(int,int,int))(int);
int (* ( * fp3)())10;
分别表示什么意思？
【标准答案】
1.void * ( * (*fp1)(int))[10];
- fp1是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为int型，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个数组，这个数组有10个元素，每个元素是一个void*型指针。
2.float (( fp2)(int,int,int))(int);
- fp2是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为3个int型，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个函数，这个函数的参数为int型，函数的返回值是float型。
3.int (* ( * fp3)())10;
- fp3是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为空，函数的返回值是一个指针，这个指针指向一个数组，这个数组有10个元素，每个元素是一个指针，指向一个函数，这个函数的参数为空，函数的返回值是int型。
运算符重载
- 在进行对象之间的运算时，程序会调用与运算符相对应的函数进行处理，所以运算符重载有两种方式：成员函数和友元函数。成员函数的形式比较简单，就是在类里面定义了一个与操作符相关的函数。友元函数因为没有this指针，所以形参会多一个。
运算符重载 - 除了== （类属关系运算符"."、成员指针运算符".*"、作用域运算符"::"、sizeof运算符和三目运算符"?:" ） == 以外，C++中的所有运算符都可以重载。
关键字static的作用
（作用域 生命周期）
- 函数体内 static 变量的作用范围为该函数体，不同于 auto 变量， 该变量的内存只被分配一次，因此其值在下次调用时仍维持上次的值
- 在模块内的 static 全局变量可以被模块内所有函数访问，但不能被模块外其他函数访问
- 在模块内的static 函数只可被这一模块内的其他函数调用，这个函数的使用范围被限制在声明它的模块内
- 在类的static 成员变量属于整个类所拥有，对类的所以对象只有一份拷贝
- 在类中的 static 成员函数属于整个类所拥有，这个函数不接收 this 指针，因而只能访问类的 static 成员变量
- 介绍它最重要的一条：隐藏。（static函数，static变量均可） --> 对应上面的2、3项
当同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。
在c++程序中调用被C编译器编译后的函数，为什么要加extern“C”
-
C++ 语言支持函数重载，C语言不支持函数重载，函数被C++编译器编译后在库中的名字与C语言的不同，
假设某个函数原型为：
void foo(int x, inty);
该函数被C编译器编译后在库中的名字为: _foo
而C++编译器则会产生像: _foo_int_int 之类的名字。
为了解决此类名字匹配的问题，C++提供了C链接交换指定符号 extern "C"。
头文件种的ifndef/define/endif 是干什么用的
- 防止头文件被重复包含
什么时候要用虚析构函数
通过基类的指针来删除派生类的对象时，基类的析构函数应该是虚的。否则其删除效果将无法实现。
一般情况下，这样的删除只能够删除基类对象，而不能删除子类对象，形成了删除一半形象，从而千万内存泄漏。
原因：
在公有继承中，基类对派生类及其对象的操作，只能影响到那些从基类继承下来的成员。
如果想要用基类对非继承成员进行操作，则要把基类的这个操作（函数）定义为虚函数。
那么，析构函数自然也应该如此：如果它想析构子类中的重新定义或新的成员及对象，当然也应该声明为虚的。
注意：
如果不需要基类对派生类及对象进行操作，则不能定义虚函数（包括虚析构函数），因为这样会增加内存开销。
C和C++的特点与区别？
c++怎样让返回对象的函数不调用拷贝构造函数
- 拷贝构造函数前加 “explicit” 关键字
文章参考链接
- https://www.cnblogs.com/yjd_hycf_space/p/7495640.html)
- https://www.cnblogs.com/Y1Focus/p/6707121.html)
- https://blog.csdn.net/xiongchao99/article/details/73381280/
- https://blog.csdn.net/Xiongchao99/article/details/74524807?locationNum=6&fps=1
- https://www.cnblogs.com/LUO77/p/5771237.html
- https://www.jianshu.com/p/8714782ca130