C++面试常见问题

C++面试常见问题

针对《程序员面试笔记——C/C++、算法、数据结构篇》一书的读书记录整理

1.C++程序设计基础

简述#include<>与#include""区别

答：#include<>从编译器指定路径处搜索，#include""首先在程序当前目录中进行搜索，然后再从编译器指定的路径进行搜索。

‘#’与‘##’在define中作用

答：宏定义中#运算符将其后面的参数转换成字符串，宏定义中的##运算符前后的参数进行字符串拼接

简述assert断言的概念

答：assert用于在程序的DEBUG版本中检测条件表达式，如果为假，则输出诊断信息并终止程序运行。

简述++i与i++的区别

前者先加1后赋值，后者先赋值后加1

简述C++类型转换操作符

• static_cast：基本类型转换（父类指针指向父类对象转换为子类指针的时候可以成功转换，但是不会检查对象是不是真的子类对象，所以运行结果不安全）
• dynamic_cast：用于对象指针之间的类型转换（将父类指针转换为子类指针的过程中，需要对其背后的真实对象进行类型检查，不匹配会转换失败返回空指针或者抛出异常）
• const_cast：在转换过程中增加或者删除const属性volatile属性
• reinterpret_cast：可以将一种类型的指针直接转换为另一种类型的指针，不论两个类型是否有继承关系。还可以把整数与指针互相转换。不安全。

静态全局变量的概念

静态全局变量的作用域为仅限于定义位置的文件内部。如果放在头文件里，其他文件包含以后，会对此静态全局变量进行拷贝，每个拷贝相互独立。

简述宏定义与内联函数的区别

对比	宏定义	内联
替换阶段	预处理阶段	编译阶段
替换方式	简单字符串替换	函数内嵌
调试模式	不可调试	可调式
参数检查	无参数检查	有参数检查
作为类内成员函数	无法访问类内所有成员	可以访问类内所有成员
缺点	没有参数检查	代码膨胀

注意：在定义内联函数的时一定要在函数定义时使用inline关键字，在函数声明中使用inline时没有效果的。

sizeof计算结构体时内存对齐问题

数据对齐指在处理结构体中的成员时，成员在内存中的起始地址编码必须时成员类型所占字节数的整数倍。
结构体sizeof的计算结果必须是结构体中所占空间最多的成员所占空间的整数倍。
在数据对齐时，要以结构体最深层的基本数据类型为准。

简述malloc/free与new/delete的区别

对比	malloc/free	new/delete
定义	C语言的库函数	C++的运算符
应用	只能用于基本类型	可以用于基本类型以及用户自定义类型
返回值	返回void*,需要显式转换成所需要的类型	直接指明对象类型
操作	只负责在堆上申请空间，返回首地址	申请空间后会调用对象的构造函数/析构函数
作为类内成员函数	无法访问类内所有成员	可以访问类内所有成员

简述delete与delete[]的区别

当new[]中的数组元素是基本类型时，通过delete和delete[]都可以释放数组空间
当new[]中的数组元素时自定义类型时，只能通过delete[]释放数组空间

不使用临时变量交换两个数

一个异或操作的交换律公式，a ^ b ^ a == a ^ a ^ b == b
一个数与其自身异或操作结果为0，一个数与0进行异或操作结果还是这个数本身。

• 方法1：
  a=a-b;
  b=b+a;
  a=b-a;
• 方法2：
  a=a^b;
  b=a^b;
  a=a^b;

计算二进制中1的个数

将原数字每次右移1位，与1按位与操作，返回的是1，计数+1
或者把1按位左移进行按位与。

找出数组中唯一不成对出现的数字

所有数字异或一次，最后与0异或，返回值就是不成对的数字

简述main函数执行前后发生什么

main函数第一行代码执行前会调用全局对象和静态对象的构造函数，初始化全局变量和静态变量，main函数最后一行代码执行之后会调用atexit注册的函数，并且调用顺序与注册顺序相反。

2.指针和引用

区分数组和指针

数组名等价于数组首元素的地址，当数组名作为参数时，相当于传递了数组首元素的地址，而且只要实参是地址，那么形参一定是指针。
数组名是不能进行自增操作的，而指针可以。

简述指针和句柄的区别

句柄是一个32位的无符号证数，表示一个内存地址列表的整数索引，是分配给资源的唯一标识。句柄是间接指向资源对象的。有句柄的原因是因为如果资源对象在系统中一直处于空闲状态，那么操作系统的内存模块会将其内存回收，如果重新访问这个资源，系统会再重新分配内存，这个操作可能导致资源对象的物理地址放生改变。
实际上句柄中记录着资源对象列表中某个成员对象的缩影。
指针就是内存地址。

指针常量和常量指针的常见问题

常量地址不能初始化普通指针
指针常量定义时必须初始化
常量指针不能修改指向的内容
指针常量不能修改指针的值

指针常量与字符串常量的冲突

字符串常量是存在常量区中，如果定义一个const指针获取常量的指针，是不可以通过该定义的指针去修改常量的，此时这个指针相当于指向常量的常量指针。

简述数组指针与二维数组的区别

数组名始终等价于数组首元素的地址

指针作为参数的常见错误

如果想通过指针在被调函数中修改主调函数的变量，必须将主调函数变量的地址作为参数，在被调函数中修改指针指向的内容。

函数指针的概念

指针变量可以指向任意类型的数据，也可以指向一个函数，每个函数在内存中都占用一段存储单元，这段存储单元的首地址称为函数的入口地址，指向这个函数入口地址的指针称为函数指针。函数名等价于函数的入口地址。

空指针和野指针的概念

空指针是一种特殊的指针：处于空闲状态，没有指向任何变量。
野指针不是空指针，而是指向不明或不当的内存地址。出现野指针的原因

• 指针未初始化
• 指针指向的变量被free或者delete后没有置空
• 指针操作超过所指向变量的生存期

简述指针跟引用的区别

• 指针是变量的地址，引用是变量的别名
• sizeof指针为指针本身所占空间，32位返回4字节，引用sizeof返回原变量占有的空间
• 自增：指针自增指向下一地址空间，引用自增对原变量自增
• 初始化：指针可以不初始化或者初始化为空，引用必须初始化
• 修改：指针可以本身可以修改，引用本身不能修改
• 指针可以定义为二重，引用不可以
• 指针需要先解引用，引用直接使用

常量引用的初始化操作实际上分为两步：1将常量存放在一个临时变量里面，然后使用临时变量初始化常量引用

3.内存管理

简述栈空间跟堆空间的关系

栈空间存储函数参数局部变量，空间由操作系统自动分配回收。
堆空间用于动态分配内存块，由程序员分配跟释放
堆空间的频繁分配与释放会造成空间碎片化
栈空间默认在windows下都是1MB，堆空间理论有几G
生长方向：栈是自上而下，内存地址逐渐减小。堆是自下而上，内存地址逐渐增大

简述递归程序潜在的风险

在递归调用过程中，每次递归都会保留现场，把当前的上下文压入函数栈，调用过多，压栈过多会造成栈溢出，可以考虑使用循环代替递归调用。

预防内存泄露的方法

使用智能指针代替普通指针
保证malloc和free，new和delete成对出现
检查释放内存时有没有提前return的情况

访问vector元素时的越界问题

通过下标访问vector 的元素时不会进行边界检查，程序不会报错。
如果想在访问vector中的元素时首先进行边界检查，可以使用at函数

4.字符串

简述memcpy和strcpy的区别

两者都是C标准库函数
memcpy时C语言的内存拷贝函数，提供的是内存拷贝功能，不是只针对字符串
strcpy专为字符串定义的拷贝函数，用于标准字符串拷贝（有字符串结束标志\0）

5.面向对象

简述面向过程和面向对象的区别

面向过程是分析问题的解决步骤，明确步骤的输入输出跟流程，结构化自上而下的程序设计方法。
面向过程是把构成问题的事务分解成对象，从局部着手，通过迭代的方式逐步构建整个程序，以数据为核心，类设计为主要工作的程序设计方法。
面向过程使程序性能更高，系统开销更小。
面向过程使程序有更好的可扩展可复用可维护性。

简述面向对象的基本特征

抽象：对象抽象成类。
继承：继承一个类使得继承的类有被继承类的特性。
封装：把属性方法隐藏起来，只暴露有限的信息。
多态：不用对象对于同一消息的不同响应。

简述类和结构体的关系

类的默认访问控制是private，struct的默认访问控制是public
C++在C语言上对struct进行了拓展，使得struct也可以包含方法成员。

类中的静态数据成员与静态成员函数

静态数据成员属于整个类，不属于某个对象，必须在类内声明，类外初始化
静态成员函数也是属于整个类，没有this指针，所以不能访问非静态成员变量。
访问静态成员时可以通过类访问，也可以通过对象访问。

简述const修饰符在类中的用法

修饰成员变量代表成员变量初始化之后不可变，需要在初始化列表中进行初始化
修饰成员函数代表该成员函数不能改变成员变量的值
常量对象只能调用类的常量成员函数

简述友元函数和友元类的概念。

友元函数不是类的成员函数，而是类外部的函数，能够访问类的非公有成员。
友元类的所有成员函数都是另一个类的友元函数。
友元关系是单方向的，且不能被继承。

构造函数和析构函数的执行顺序

自上而下构造，自下而上析构

C语言不支持函数重载的原因

C++在编译过程中对函数重命名，而C语言保留原始函数名

extern C作用

告诉编译器使用C函数编译，不进行重命名

简述函数重载和函数覆盖的区别

函数覆盖发生在子类和父类之间，父类定义虚函数，子类重新实现这个函数，函数原型相同，根据对象的选择调用的函数。
函数重载是同一类不同方法，参数列表不同，根据参数类型选择调用的函数。

名字隐藏的问题

父类中有一组重载函数，子类在继承时如果覆盖了这组重载函数的任意一个，则其他没有被覆盖的同名函数在子类中是不可见的。

继承和组合的区别

继承是is-a关系，组合是has-a的关系

简述公有继承，私有继承和保护继承的区别

公有继承可以访问父类的公有成员保护成员
保护继承可以访问共有成员保护成员，继承过来的共有成员都变为保护成员
私有继承可以可以访问公有成员保护成员，继承过来的共有成员保护成员都变成私有成员

父类构造函数和子类构造函数的关系

创建一个子类对象时，系统在执行子类构造函数的函数体前，首先调用父类的构造函数。

虚继承中构造函数的调用

在菱形继承中存在访问二义性的问题，使用虚继承保证了子类只有被菱形继承的爷爷类只有一份拷贝，虚继承保证继承关系中的虚基类只被初始化一次

空类的大小

1字节，占位符

简述虚函数表的概念

如果一个类中有虚函数，那么这个类就会对应一个虚函数表，虚函数表中的元素是一组指向函数的指针，每个指针指向一个虚函数的入口地址，在访问虚函数的时候通过虚函数表进行函数调用。
在含有虚函数的类对象中，除了对象的数据成员之外，还有一个指向虚函数表的指针，位于顶部。

函数调用的匹配规则

先找参数完全匹配的普通函数
寻找模板参数完全匹配的函数模板，并实例化一个模板函数
通过隐式转换匹配普通函数
都失败编译失败

简述vector容器空间增长的原理

如果向一个已满的vector插入元素，会重新分配一块内存空间，并将原有元素和新插入的元素拷贝到新空间中。内存增长大小一般为1.5-2倍

简述vector容器中size和capacity函数的用途

size返回容器中已经保存的元素个数
capacity返回容器当前容量大小

手工调整vector容器空间的方式

reserve函数可以让容器重新分配指定大小的空间
shrink_to_fit函数可以回收所有尚未使用的剩余空间
resize函数可以强制调整容器中已保存的元素个数

简述deque容器的插入删除原理

双端队列deque是一种双向开口的存储空间分段连续的数据结构，每段数据空间内部是连续的，而每段数据空间不一定连续。在向deque删除和插入元素的过程中，会根据数据空间的状态，动态分配和释放空间，数据空间段的数量会发生变化。

迭代器失效原因

对容器进行删除操作时，容器中元素的数量发生变化，这种变化可能会导致某些元素的物理地址发生变化，使指向这些元素的迭代器失效。

简述环状引用问题以及其解决方案

有可能出现环状引用的地方使用weak_ptr弱指针代替shared_ptr共享指针可以有效地避免环状引用的问题

unique_ptr优于auto_ptr的原因

由于unique_ptr在内存安全性，充当容器元素和支持动态数组方面优于auto_ptr，因此C++11使用unique_ptr代替auto_ptr