C++面试题by hht

转自：http://t.163.com/zhedahht

题目（一）：我们可以用static修饰一个类的成员函数，也可以用const修饰类的成员函数（写在函数的最后表示不能修改成员变量，不是指写在前面表示返回值为常量）。请问：能不能同时用static和const修饰类的成员函数？

分析：答案是不可以。C++编译器在实现const的成员函数的时候为了确保该函数不能修改类的实例的状态，会在函数中添加一个隐式的参数const this*。但当一个成员为static的时候，该函数是没有this指针的。也就是说此时static的用法和static是冲突的。

我们也可以这样理解：两者的语意是矛盾的。static的作用是表示该函数只作用在类型的静态变量上，与类的实例没有关系；而const的作用是确保函数不能修改类的实例的状态，与类型的静态变量没有关系。因此不能同时用它们。

题目（二）：运行下面的代码，输出是什么？

class A

{

};

 

class B

{

public:

        B() {}

        ~B() {}

};

 

class C

{

public:

        C() {}

        virtual ~C() {}

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        printf("%d, %d, %d\n", sizeof(A), sizeof(B), sizeof(C));

        return 0;

}

分析：答案是1, 1, 4。class A是一个空类型，它的实例不包含任何信息，本来求sizeof应该是0。但当我们声明该类型的实例的时候，它必须在内存中占有一定的空间，否则无法使用这些实例。至于占用多少内存，由编译器决定。Visual Studio 2008中每个空类型的实例占用一个byte的空间。

class B在class A的基础上添加了构造函数和析构函数。由于构造函数和析构函数的调用与类型的实例无关（调用它们只需要知道函数地址即可），在它的实例中不需要增加任何信息。所以sizeof(B)和sizeof(A)一样，在Visual Studio 2008中都是1。

class C在class B的基础上把析构函数标注为虚拟函数。C++的编译器一旦发现一个类型中有虚拟函数，就会为该类型生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针。在32位的机器上，一个指针占4个字节的空间，因此sizeof(C)是4。

题目（三）：运行下面中的代码，得到的结果是什么？

class A

{

private:

        int m_value;

 

public:

        A(int value)

        {

                m_value = value;

        }

        void Print1()

        {

                printf("hello world");

        }

        void Print2()

        {

                printf("%d", m_value);

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A* pA = NULL;

        pA->Print1();

        pA->Print2();

 

        return 0;

}

分析：答案是Print1调用正常，打印出hello world，但运行至Print2时，程序崩溃。调用Print1时，并不需要pA的地址，因为Print1的函数地址是固定的。编译器会给Print1传入一个this指针，该指针为NULL，但在Print1中该this指针并没有用到。只要程序运行时没有访问不该访问的内存就不会出错，因此运行正常。在运行print2时，需要this指针才能得到m_value的值。由于此时this指针为NULL，因此程序崩溃了。

题目（四）：运行下面中的代码，得到的结果是什么？

class A

{

private:

        int m_value;

 

public:

        A(int value)

        {

                m_value = value;

        }

        void Print1()

        {

                printf("hello world");

        }

        virtual void Print2()

        {

                printf("hello world");

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A* pA = NULL;

        pA->Print1();

        pA->Print2();

 

        return 0;

}

分析：答案是Print1调用正常，打印出hello world，但运行至Print2时，程序崩溃。Print1的调用情况和上面的题目一样，不在赘述。由于Print2是虚函数。C++调用虚函数的时候，要根据实例（即this指针指向的实例）中虚函数表指针得到虚函数表，再从虚函数表中找到函数的地址。由于这一步需要访问实例的地址（即this指针），而此时this指针为空指针，因此导致内存访问出错。

题目（五）：静态成员函数能不能同时也是虚函数？

分析：答案是不能。调用静态成员函数不要实例。但调用虚函数需要从一个实例中指向虚函数表的指针以得到函数的地址，因此调用虚函数需要一个实例。两者相互矛盾。

题目（六）：运行下列C++代码，输出什么？

struct Point3D

{

        int x;

        int y;

        int z;

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        Point3D* pPoint = NULL;

        int offset = (int)(&(pPoint)->z);

 

        printf("%d", offset);

        return 0;

}

答案：输出8。由于在pPoint->z的前面加上了取地址符号，运行到此时的时候，会在pPoint的指针地址上加z在类型Point3D中的偏移量8。由于pPoint的地址是0，因此最终offset的值是8。

&(pPoint->z)的语意是求pPoint中变量z的地址（pPoint的地址0加z的偏移量8），并不需要访问pPoint指向的内存。只要不访问非法的内存，程序就不会出错。

题目（七）：运行下列C++代码，输出什么？

class A

{

public:

        A()

        {

                Print();

        }

        virtual void Print()

        {

                printf("A is constructed.\n");

        }

};

 

class B: public A

{

public:

        B()

        {

                Print();

        }

 

        virtual void Print()

        {

                printf("B is constructed.\n");

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A* pA = new B();

        delete pA;

 

        return 0;

}

答案：先后打印出两行:A is constructed. B is constructed. 调用B的构造函数时，先会调用B的基类及A的构造函数。然后在A的构造函数里调用Print。由于此时实例的类型B的部分还没有构造好，本质上它只是A的一个实例，他的虚函数表指针指向的是类型A的虚函数表。因此此时调用的Print是A::Print，而不是B::Print。接着调用类型B的构造函数，并调用Print。此时已经开始构造B，因此此时调用的Print是B::Print。

同样是调用虚拟函数Print，我们发现在类型A的构造函数中，调用的是A::Print，在B的构造函数中，调用的是B::Print。因此虚函数在构造函数中，已经失去了虚函数的动态绑定特性。

题目（八）：运行下列C#代码，输出是什么？

namespace ChangesOnString

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            String str = "hello";

            str.ToUpper();

            str.Insert(0, " WORLD");

 

            Console.WriteLine(str);

        }

    }

}

答案：输出是hello。由于在.NET中，String有一个非常特殊的性质：String的实例的状态不能被改变。如果String的成员函数会修改实例的状态，将会返回一个新的String实例。改动只会出现在返回值中，而不会修改原来的实例。所以本题中输出仍然是原来的字符串值hello。

如果试图改变String的内容，改变之后的值可以通过返回值拿到。用StringBuilder是更好的选择，特别是要连续多次修改的时候。如果用String连续多次修改，每一次修改都会产生一个临时对象，开销太大。

题目（九）：在C++和C#中，struct和class有什么不同？

答案：在C++中，如果没有标明函数或者变量是的访问权限级别，在struct中，是public的；而在class中，是private的。

                在C#中，如果没有标明函数或者变量的访问权限级别，struct和class中都是private的。struct和class的区别是：struct定义值类型，其实例在栈上分配内存；class定义引用类型，其实例在堆上分配内存。

题目（十）：运行下图中的C#代码，输出是什么？

namespace StaticConstructor

{

    class A

    {

        public A(string text)

        {

            Console.WriteLine(text);

        }

    }

 

    class B

    {

        static A a1 = new A("a1");

        A a2 = new A("a2");

 

        static B()

        {

            a1 = new A("a3");

        }

 

        public B()

        {

            a2 = new A("a4");

        }

    }

 

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            B b = new B();

        }

    }

}

答案：打印出四行，分别是a1、a3、a2、a4。

在调用类型B的代码之前先执行B的静态构造函数。静态函数先初始化类型的静态变量，再执行静态函数内的语句。因此先打印a1再打印a3。接下来执行B b = new B()，即调用B的普通构造函数。构造函数先初始化成员变量，在执行函数体内的语句，因此先后打印出a2、a4。

题目（11）：运行下图中的C#代码，输出是什么？

namespace StringValueOrReference

{

    class Program

    {

        internal static void ValueOrReference(Type type)

        {

            String result = "The type " + type.Name;

 

            if (type.IsValueType)

                Console.WriteLine(result + " is a value type.");

            else

                Console.WriteLine(result + " is a reference type.");

        }

 

        internal static void ModifyString(String text)

        {

            text = "world";

        }

 

        static void Main(string[] args)

        {

            String text = "hello";

 

            ValueOrReference(text.GetType());

            ModifyString(text);

 

            Console.WriteLine(text);

        }

    }

}

答案：输出两行。第一行是The type String is reference type. 第二行是hello。类型String的定义是public sealed class String {...}，既然是class，那么String就是引用类型。

在方法ModifyString里，对text赋值一个新的字符串，此时改变的不是原来text的内容，而是把text指向一个新的字符串"world"。由于参数text没有加ref或者out，出了方法之后，text还是指向原来的字符串，因此输出仍然是"hello".

题目（12）：运行下图中的C++代码，输出是什么？

#include <iostream>

 

class A

{

private:

        int n1;

        int n2;

public:

        A(): n2(0), n1(n2 + 2)

        {

        }

 

        void Print()

        {

                std::cout << "n1: " << n1 << ", n2: " << n2 << std::endl;

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A a;

        a.Print();

 

        return 0;

}

答案：输出n1是一个随机的数字，n2为0。在C++中，成员变量的初始化顺序与变量在类型中的申明顺序相同，而与它们在构造函数的初始化列表中的顺序无关。因此在这道题中，会首先初始化n1，而初始n1的参数n2还没有初始化，是一个随机值，因此n1就是一个随机值。初始化n2时，根据参数0对其初始化，故n2=0。

题目（13）：编译运行下图中的C++代码，结果是什么？（A）编译错误；（B）编译成功，运行时程序崩溃；（C）编译运行正常，输出10。请选择正确答案并分析原因。

#include <iostream>

 

class A

{

private:

        int value;

 

public:

        A(int n)

        {

                value = n;

        }

 

        A(A other)

        {

                value = other.value;

        }

 

        void Print()

        {

                std::cout << value << std::endl;

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A a = 10;

        A b = a;

        b.Print();

 

        return 0;

}

答案：编译错误。在复制构造函数中传入的参数是A的一个实例。由于是传值，把形参拷贝到实参会调用复制构造函数。因此如果允许复制构造函数传值，那么会形成永无休止的递归并造成栈溢出。因此C++的标准不允许复制构造函数传值参数，而必须是传引用或者常量引用。在Visual Studio和GCC中，都将编译出错。

题目（14）：运行下图中的C++代码，输出是什么？

int SizeOf(char pString[])

{

        return sizeof(pString);

}

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        char* pString1 = "google";

        int size1 = sizeof(pString1);

        int size2 = sizeof(*pString1);

 

        char pString2[100] = "google";

        int size3 = sizeof(pString2);

        int size4 = SizeOf(pString2);

 

        printf("%d, %d, %d, %d", size1, size2, size3, size4);

 

        return 0;

}

答案：4, 1, 100, 4。pString1是一个指针。在32位机器上，任意指针都占4个字节的空间。*pString1是字符串pString1的第一个字符。一个字符占一个字节。pString2是一个数组，sizeof(pString2)是求数组的大小。这个数组包含100个字符，因此大小是100个字节。而在函数SizeOf中，虽然传入的参数是一个字符数组，当数组作为函数的参数进行传递时，数组就自动退化为同类型的指针。因此size4也是一个指针的大小，为4.

题目（15）：运行下图中代码，输出的结果是什么？这段代码有什么问题？

#include <iostream>

 

class A

{

public:

        A()

        {

                std::cout << "A is created." << std::endl;

        }

 

        ~A()

        {

                std::cout << "A is deleted." << std::endl;

        }

};

 

class B : public A

{

public:

        B()

        {

                std::cout << "B is created." << std::endl;

        }

 

        ~B()

        {

                std::cout << "B is deleted." << std::endl;

        }

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

        A* pA = new B();

        delete pA;

 

        return 0;

}

答案：输出三行，分别是：A is created. B is created. A is deleted。用new创建B时，回调用B的构造函数。在调用B的构造函数的时候，会先调用A的构造函数。因此先输出A is created. B is created.

接下来运行delete语句时，会调用析构函数。由于pA被声明成类型A的指针，同时基类A的析构函数没有标上virtual，因此只有A的析构函数被调用到，而不会调用B的析构函数。

由于pA实际上是指向一个B的实例的指针，但在析构的时候只调用了基类A的析构函数，却没有调用B的析构函数。这就是一个问题。如果在类型B中创建了一些资源，比如文件句柄、内存等，在这种情况下都得不到释放，从而导致资源泄漏。

问题（16）：运行如下的C++代码，输出是什么？

class A

{

public:

    virtual void Fun(int number = 10)

    {

        std::cout << "A::Fun with number " << number;

    }

};

 

class B: public A

{

public:

    virtual void Fun(int number = 20)

    {

        std::cout << "B::Fun with number " << number;

    }

};

 

int main()

{

    B b;

    A &a = b;

    a.Fun();

}

答案：输出B::Fun with number 10。由于a是一个指向B实例的引用，因此在运行的时候会调用B::Fun。但缺省参数是在编译期决定的。在编译的时候，编译器只知道a是一个类型a的引用，具体指向什么类型在编译期是不能确定的，因此会按照A::Fun的声明把缺省参数number设为10。

            这一题的关键在于理解确定缺省参数的值是在编译的时候，但确定引用、指针的虚函数调用哪个类型的函数是在运行的时候。

问题（17）：运行如下的C代码，输出是什么？

char* GetString1()

{

    char p[] = "Hello World";

    return p;

}

 

char* GetString2()

{

    char *p = "Hello World";

    return p;

}

 

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    printf("GetString1 returns: %s. \n", GetString1());

    printf("GetString2 returns: %s. \n", GetString2());

 

    return 0;

}

答案：输出两行，第一行GetString1 returns: 后面跟的是一串随机的内容，而第二行GetString2 returns: Hello World. 两个函数的区别在于GetString1中是一个数组，而GetString2中是一个指针。

当运行到GetString1时，p是一个数组，会开辟一块内存，并拷贝"Hello World"初始化该数组。接着返回数组的首地址并退出该函数。由于p是GetString1内的一个局部变量，当运行到这个函数外面的时候，这个数组的内存会被释放掉。因此在_tmain函数里再去访问这个数组的内容时，结果是随机的。

当运行到GetString2时，p是一个指针，它指向的是字符串常量区的一个常量字符串。该常量字符串是一个全局的，并不会因为退出函数GetString2而被释放掉。因此在_tmain中仍然根据GetString2返回的地址得到字符串"Hello World"。

问题（18）：运行下图中C#代码，输出的结果是什么？

namespace StaticVariableInAppDomain

{

    [Serializable]

    internal class A : MarshalByRefObject

    {

        public static int Number;

 

        public void SetNumber(int value)

        {

            Number = value;

        }

    }

 

    [Serializable]

    internal class B

    {

        public static int Number;

 

        public void SetNumber(int value)

        {

            Number = value;

        }

    }

 

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            String assamblyName = Assembly.GetEntryAssembly().FullName;

            AppDomain domain = AppDomain.CreateDomain("NewDomain");

 

            A.Number = 10;

            String nameOfA = typeof(A).FullName;

            A a = domain.CreateInstanceAndUnwrap(assamblyName, nameOfA) as A;

            a.SetNumber(20);

            Console.WriteLine("Number in class A is {0}", A.Number);

 

            B.Number = 10;

            String nameOfB = typeof(B).FullName;

            B b = domain.CreateInstanceAndUnwrap(assamblyName, nameOfB) as B;

            b.SetNumber(20);

            Console.WriteLine("Number in class B is {0}", B.Number);

        }

    }

}

答案：输出两行，第一行是Number in class A is 10，而第二行是Number in class B is 20。上述C#代码先创建一个命名为NewDomain的应用程序域，并在该域中利用反射机制创建类型A的一个实例和类型B的一个实例。我们注意到类型A是继承自MarshalByRefObject，而B不是。虽然这两个类型的结构一样，但由于基类不同而导致在跨越应用程序域的边界时表现出的行为将大不相同。

      由于A继承MarshalByRefObject，那么a实际上只是在缺省的域中的一个代理，它指向位于NewDomain域中的A的一个实例。当a.SetNumber时，是在NewDomain域中调用该方法，它将修改NewDomain域中静态变量A.Number的值并设为20。由于静态变量在每个应用程序域中都有一份独立的拷贝，修改NewDomain域中的静态变量A.Number对缺省域中的静态变量A.NewDomain没有任何影响。由于Console.WriteLine是在缺省的应用程序域中输出A.Number，因此输出仍然是10。

    B只从Object继承而来的类型，它的实例穿越应用程序域的边界时，将会完整地拷贝实例。在上述代码中，我们尽管试图在NewDomani域中生成B的实例，但会把实例b拷贝到缺省的域。此时，调用b.SetNumber也是在缺省的域上进行，它将修改缺省的域上的A.Number并设为20。因此这一次输出的是20。

问题（19）：运行下图中C代码，输出的结果是什么？

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    char str1[] = "hello world";

    char str2[] = "hello world";

 

    char* str3 = "hello world";

    char* str4 = "hello world";

 

    if(str1 == str2)

        printf("str1 and str2 are same.\n");

    else

        printf("str1 and str2 are not same.\n");

 

    if(str3 == str4)

        printf("str3 and str4 are same.\n");

    else

        printf("str3 and str4 are not same.\n");

 

    return 0;

}

答案：输出两行。第一行是str1 and str2 are not same，第二行是str3 and str4 are same。

str1和str2是两个字符串数组。我们会为它们分配两个长度为12个字节的空间，并把"hello world"的内容分别拷贝到数组中去。这是两个初始地址不同的数组，因此比较str1和str2的值，会不相同。str3和str4是两个指针，我们无需为它们分配内存以存储字符串的内容，而只需要把它们指向"hello world“在内存中的地址就可以了。由于"hello world”是常量字符串，它在内存中只有一个拷贝，因此str3和str4指向的是同一个地址。因此比较str3和str4的值，会是相同的。

问题（20）：运行下图中C#代码，输出的结果是什么？并请比较这两个类型各有什么特点，有哪些区别。

namespace Singleton

{

    public sealed class Singleton1

    {

        private Singleton1()

        {

            Console.WriteLine("Singleton1 constructed");

        }

        public static void Print()

        {

            Console.WriteLine("Singleton1 Print");

        }

        private static Singleton1 instance = new Singleton1();

        public static Singleton1 Instance

        {

            get

            {

                return instance;

            }

        }

    }

 

    public sealed class Singleton2

    {

        Singleton2()

        {

            Console.WriteLine("Singleton2 constructed");

        }

        public static void Print()

        {

            Console.WriteLine("Singleton2 Print");

        }

        public static Singleton2 Instance

        {

            get

            {

                return Nested.instance;

            }

        }

        class Nested

        {

            static Nested() { }

 

            internal static readonly Singleton2 instance = new Singleton2();

        }

    }

 

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            Singleton1.Print();

            Singleton2.Print();

        }

    }

}

答案: 输出三行：第一行“Singleton1 constructed”，第二行“Singleton1 Print”，第三行“Singleton2 Print”。

当我们调用Singleton1.Print时，.NET运行时会自动调用Singleton1的静态构造函数，并初始化它的静态变量。此时会创建一个Singleton1的实例，因此会调用它的构造函数。Singleton2的实例是在Nested的静态构造函数里初始化的。只有当类型Nested被使用时，才回触发.NET运行时调用它的静态构造函数。我们注意到我们只在Sington2.Instance里面用到了Nested。而在我们的代码中，只调用了Singleton2.Print。因此不会创建Singleton2的实例，也不会调用它的构造函数。

这两个类型其实都是单例模式（Singleton）的实现。第二个实现Singleton2只在真的需要时，才会创建实例，而第一个实现Singleton1则不然。第二个实现在空间效率上更好。

问题（21）：C#是一门托管语言，那么是不是说明只要用C#，就能保证不会出现内存泄露和其他资源泄漏？如果不是，在哪些情况下可能会出现泄漏？

答案：C#不能保证没有资源泄漏。比如如下几种情况可能会造成资源泄漏：（1） 调用Native code，比如用P/Invoke或者调用COM；（2） 读写文件时的，没有及时close stream, 或者ADO.NET连数据库时，没有及时关闭连接，也算资源泄漏？（3）注册事件后没有remove，导致publisher和subscriber的强依 赖，垃圾回收可能会被推迟；（4）.NET还定义了一些方法直接申请非托管内存，比如Marshal.AllocHGlobal和Marshal.AllocCoTaskMem。通过这种方式得到的内存，如果没有及时释放，也会造成内存泄露。

问题（22）：下面的两段C#有哪些不同？

static void CatchException1()

{

    try

    {

        Function();

    }

    catch

    {

        throw;

    }

}

 

static void CatchException2()

{

    try

    {

        Function();

    }

    catch (Exception e)

    {

        throw e;

    }

}

答案：两个函数的catch都是重新抛出截获的exception，但抛出的exception的call stack是不一样的。对于第一种方法，exception的call stack是从最开始的抛出地点开始的。对于第二种方法，exception的call stack是从CatchException2开始的，最初抛出的地方相关的信息被隐藏了。

问题（23）：运行下图中的C++代码，打印出的结果是什么？

bool Fun1(char* str)

{

    printf("%s\n", str);

    return false;

}

 

bool Fun2(char* str)

{

    printf("%s\n", str);

    return true;

}

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    bool res1, res2;

    res1 = (Fun1("a") && Fun2("b")) || (Fun1("c") || Fun2("d"));

    res2 = (Fun1("a") && Fun2("b")) && (Fun1("c") || Fun2("d"));

 

    return res1 || res2;

}

答案：打印出4行，分别是a、c、d、a。

在C/C++中，与、或运算是从左到右的顺序执行的。在计算rest1时，先计算Fun1(“a”) && Func2(“b”)。首先Func1(“a”)打印出内容为a的一行。由于Fun1(“a”)返回的是false, 无论Func2(“b”)的返回值是true还是false，Fun1(“a”) && Func2(“b”)的结果都是false。由于Func2(“b”)的结果无关重要，因此Func2(“b”)会略去而不做计算。接下来计算Fun1(“c”) || Func2(“d”)，分别打印出内容c和d的两行。

                在计算rest2时，首先Func1(“a”)打印出内容为a的一行。由于Func1(“a”)返回false，和前面一样的道理，Func2(“b”)会略去不做计算。由于Fun1(“a”) && Func2(“b”)的结果是false，不管Fun1(“c”) && Func2(“d”)的结果是什么，整个表达式得到的结果都是false，因此Fun1(“c”) && Func2(“d”)都将被忽略。

问题（24）：运行下面的C#代码，打印出来的结果是什么？

struct Person

{

    public string Name;

 

    public override string ToString()

    {

        return Name;

    }

}

 

class Program

{

    static void Main(string[] args)

    {

        ArrayList array = new ArrayList();

        Person jim = new Person() {Name = "Jim"};

        array.Add(jim);

 

        Person first = (Person)array[0];

        first.Name = "Peter";

        Console.WriteLine(array[0].ToString());

    }

}

答案：Person的定义是一个struct，因此是一个值类型。在运行到语句Person first = (Person)array[0]的时候，first是array[0]的一个拷贝，first和array[0]不是一个实例。因此修改first对array[0]没有影响。

问题（25）：运行下面的C++代码，打印的结果是什么？

class Base

{

public:

    void print() { doPrint();}

 

private:

    virtual void doPrint() {cout << "Base::doPrint" << endl;}

};

 

class Derived : public Base

{

private:

    virtual void doPrint() {cout << "Derived::doPrint" << endl;}

};

 

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    Base b;

    b.print();

 

    Derived d;

    d.print();

 

       return 0;

}

答案：输出两行，分别是Base::doPrint和Derived::doPrint。在print中调用doPrint时，doPrint()的写法和this->doPrint()是等价的，因此将根据实际的类型调用对应的doPrint。所以结果是分别调用的是Base::doPrint和Derived::doPrint2。如果感兴趣，可以查看一下汇编代码，就能看出来调用doPrint是从虚函数表中得到函数地址的。