【后台研发岗】面试精华总结(地表最全)。CC++专题(持续更新)

it2026-01-13  6

文章目录

简述 const 关键字?简述 static 关键字?new/delete 和 malloc/free 的区别?简述extern关键字?volatile关键字?mutable关键字?指针与引用的区别?(C++中引用的特点?)C++内存的五大分区?(内存的分配方式有哪几种?)堆和栈的区别?静态内存分配与动态内存分配的区别?深拷贝与浅拷贝枚举(enum) 和 宏(#define) 的区别?define 和typedef 的区别?using 和typedef 的区别?内联函数(inline)是什么?与宏的区别是什么?struct 与 class 的区别?struct 和 union 的区别?内存对齐是什么?(字节对齐)右值引用是什么?移动语义是什么?move函数的作用?RVO返回值优化是什么?简述智能指针?C++有哪四种强制类型转换?动态数组的实现?简述STL 库?简述STL库中的容器以及特点?简述vector的存储机制?简述list的存储机制?简述deque的存储机制?什么情况下选择unorder_map 和 map?什么情况下选择set和map?简述迭代器失效的情况?没有迭代器的容器有哪些?简述public ,protected,private 访问修饰符的区别?派生类不能继承基类的哪些东西?友元是什么?this指针是什么?简述C++中的多重继承?(菱形继承)什么情况下需要使用初始化列表初始化成员变量?类成员变量初始化的顺序?简述C++中的多态机制?(虚函数,多态相关问题)虚函数与纯虚函数的区别?C++中哪些函数不能是虚函数?静态联编与动态联编?(静态绑定与动态绑定)重载,隐藏,覆盖的区别?构造函数与析构函数能否为虚函数?析构函数可以抛出异常吗?空类中自带哪些函数?抽象类和接口的区别?

简述 const 关键字?

const的作用是告诉编译器某个值是不变的,可以理解成只读,对变量起到保护作用。

const可以用于以下方面:

修饰普通变量 需要在一开始就进行初始化;

修饰指针 根据在 * 前后可以分为常量指针和指针常量,当然也可以前后都修饰,如const int* a , int* const a,const int * const a。

修饰函数中的参数与返回值

修饰函数中的参数:const在函数的参数中可以保护指针不被修改,如strcpy(char* des, const char* src);修饰函数的返回值:也可以保证返回值指针的内容不被修改,如 const char* getStr() 中,接收类型就必须是 const char *。 修饰类中的成员变量与成员函数 修饰成员函数时,不能对其成员变量进行修改(本质是修饰this指针);且const修饰的成员函数可以被const,非const对象调用,但是普通成员函数只能被普通对象调用。修饰成员变量时,必须在构造函数列表里进行初始化。

延伸用法:const + &

如const string& s,在满足的引用传递的优点下,既可以保护别名不被修改,也可以 接收右值(接收右值的原因在于右值都是const属性且不可见,只有const传递能捕捉到)。


简述 static 关键字?

static 修饰的数据存放在全局数据区,限定了作用域,并且生命周期是直到程序结束。

C中的用法:

静态局部变量 一般用在函数中,当函数第一次被调用时会在全局数据区初始化,其作用域只存在于该函数中。静态全局变量 静态全局变量不能为其他文件所用,作用域只在该文件中。静态函数 与静态全局变量的作用类似,静态函数不能为其他文件所用,作用域只在该文件中。

C++中的用法(包含C中的用法):

static修饰类成员变量 静态成员变量属于整个类,在类实例之间共享,也就是说无论创建多少个类的对象,该成员变量都只有一个副本。 同时由于静态成员变量属于整个类,所以只能在类内申明,在类外初始化。如果在类内就初始化,那么会导致每一个实例化的对象都拥有一个该成员变量,这是矛盾的。

static修饰类成员函数 静态成员函数属于整个类,由于没有this指针,所以只能调用静态成员变量;


new/delete 和 malloc/free 的区别?

最重要的一点 new/delete可以调用类的构造函数,析构函数等;而malloc/free只是简单的申请和释放内存。本质类型 new属于运算符,可重载;而malloc属于库函数,不可重载。参数 new不需要参数就能够自动分配空间大小,malloc则需要传入申请内存块的大小。返回值 new的返回值是相应类型的指针,malloc返回值是void*类型。申请内存失败 new申请失败会抛出bad_alloc 异常,而malloc申请失败则会返回NULL。申请区域 new操作从 自由存储区 申请内存, malloc 从堆区申请内存;自由存储区可以是堆区,也可以是全局静态数据区,这由operator new(size_t) 决定。处理数组 new[]和delete[]必须配套使用来处理数组。

延伸1: 既然new/delete的功能已经完全覆盖了malloc/free,为什么还要保留malloc/free呢?

因为C++程序中经常会使用C,而C只能使用malloc/free进行动态内存申请和释放。

延伸2:写出重载new delete 的程序

使用new运算符时,先调用 operator new(size_t)申请空间,再调用构造函数,然后返回指针;使用delete运算符时,先调用析构函数,再调用 operator delete(void*)释放空间。 class A { public: A() { cout << "A()" << endl; } ~A() { cout << "~A()" << endl; } void* operator new(size_t n) { cout << "operator new(size_t)" << endl; void *ret = malloc(n); return ret; } void* operator new[](size_t n) { cout << "operator new[](size_t)" << endl; void *ret = malloc(n); return ret; } void operator delete(void* p) { if (p) { cout << "operator delete(void*)" << endl; free(p); p = nullptr; } } void operator delete[](void* p) { if (p) { cout << "operator delete[](void*)" << endl; free(p); p = nullptr; } } };

简述extern关键字?

extern关键字有两个作用:

跟”C”连用时 告诉编译器用C的规则进行编译。因为如果使用C++的规则,由于C++支持函数的重载,所以会将函数名进行修改,导致程序报错。不与”C”进行连用时 对于变量或函数只进行申明而不是定义,提示编译器该变量或函数的定义需要在另一个文件中寻找。在编译阶段,目标模块A虽然找不到extern 修饰的变量或者函数,但不会报错,而是在链接时从模块B中找到该函数或变量。

volatile关键字?

volatile关键字的作用是让CPU取内存单元中的数据而不是寄存器中的数据。 如果没有volatile,那么经过编译器优化,CPU会首先访问寄存器中的数据而不是内存单元中的数据(因为访问寄存器会更加快速),这样在多线程环境可能会读取脏数据。

延伸1:一个参数可以既是const 又是 volatile吗?

可以,const修饰代表变量只读,volatile修饰代表变量每次都需要从内存中读取。

延伸2:volatile 可以修饰指针吗?

可以,代表指针指向的地址是volatile的。


mutable关键字?

mutable是const的反义词,用来突破const的限制。const修饰的成员函数可以修改mutable修饰的成员变量。

程序实例:

class A { mutable int _val = 10; public: void display()const { _val = 20; cout << _val << endl; } };

指针与引用的区别?(C++中引用的特点?)

引用是变量的别名,本身不具有单独的内存空间,属于直接访问;指针是指向地址的变量,有单独的内存空间,属于间接访问。

引用在创建时就必须初始化,且不能更改绑定;指针可以不初始化,可以更改指向。

总的来说,引用既有指针的效率,同时也更加方便直观。


C++内存的五大分区?(内存的分配方式有哪几种?)

栈区 通常存放局部变量,形参,函数调用等,其操作方式类似于数据结构中的栈。堆区 通过new malloc 等申请的内存块,其操作方式类似于数据结构中的链表。全局变量与静态变量区 分为BSS段和Data段,BSS段存储未初始化的变量,Data段存储已经初始化的变量。常量区 存放只读常量。代码区 存放代码以及函数。


堆和栈的区别?

时间:栈由编译器自动分配释放,操作方式类似于数据结构中的栈;堆由程序员手动分配释放,操作方式类似于数据结构中的链表。空间:栈的空间有限,通常为8M;堆可以拥有较大的空间;效率:栈的分配由编译器完成,堆的分配由程序员完成,所以栈的效率比堆高很多。堆会产生内存碎片,栈不会;栈的生长方向向下,朝着低字节方向生长;堆的生长方向向上,朝着高字节的方向生长。堆属于动态分配,没有静态分配的堆;栈由静态分配与动态分配两种方式,但是栈的动态分配由编译器控制。

静态内存分配与动态内存分配的区别?

时间:静态内存分配在编译时期完成;动态内存分配在程序运行时期完成。空间:堆属于动态分配,没有静态分配的堆;栈由静态分配与动态分配两种方式,但是栈的动态分配由编译器控制完成,因为栈只能由编译器分配释放。

深拷贝与浅拷贝

浅拷贝 只是对指针的拷贝,拷贝后会有两个指针指向同一个内存空间;

深拷贝 对指针指向的内容进行拷贝,拷贝后会有两个指针指向不同的内存空间;

浅拷贝可能会出现问题,因为两个指针指向同一块内存区域,一个指针的修改会造成另一个指针错误,如出现两个对象析构,两次delete内存的情况。


枚举(enum) 和 宏(#define) 的区别?

宏是在预编译阶段进行简单的替换操作,并不占用内存;枚举在编译阶段进行替换,需要占用内存。宏一次性只能定义一个,枚举一次性可以定义多个。

define 和typedef 的区别?

宏只是在预编译阶段进行简单的替换操作,并不占用内存;typedef相当于起别名,在编译阶段进行,并不占用内存。


using 和typedef 的区别?

using 和 typedef 类似,都是相当于起别名,不占用内存,在编译阶段进行。且using比typedef更加简洁。


内联函数(inline)是什么?与宏的区别是什么?

当函数被申明为内联函数之后,编译器编译时会将其内联展开,而不是按照普通的函数调用机制进行压栈调用;这样大大减小了调用函数的时间开支,但也增加了程序的占用空间,相当于是空间换时间的策略。

宏只是在预编译阶段进行简单的宏替换,极其容易出错;而内联展开则在编译阶段进行,不易出错。

另外注意:

内联函数一般是不超过10行的小函数;内联函数中不允许使用循环和开关语句;类成员函数默认加上inline,但具体是否进行内联由编译器决定。滥用内联函数可能会占用大量内存空间,反而导致程序变慢。

struct 与 class 的区别?

struct和class的区别主要在于 默认访问级别 和 默认继承级别。

默认访问级别:struct中的成员默认是public,class中的成员默认是private。默认继承级别:struct默认public继承,class默认private继承。

除了这两点外,struct 和 class 完全相同。


struct 和 union 的区别?

这两个的区别在于内存空间的分配。

struct 使用struct时,编译器会给每一个struct成员变量分配空间,并且每一个成员变量互不干扰;

union 使用union时,编译器会让union中的成员变量共享同一个空间,并且会根据定义顺序对之前的成员变量进行覆盖。当成员变量的相关性不强时,可以使用union节省内存空间。

注意:class,struct 和 union 都需要进行内存对齐。


内存对齐是什么?(字节对齐)

现代计算机中的内存空间都是按照字节划分的,CPU实际读取内存时,是按照k字节进行读取而不是一个字节一个字节读取,这就是内存对齐;有了内存对齐之后,CPU可以一次性读取k字节的数据,变得更加高效。

注意:

k通常为最大成员数据类型的大小,结构体的大小也应该为k的整数倍。

在union,class,struct中均有内存对齐;但是也可以通过 #pragma push(k), #pragma pop() 来设置内存对齐的方式。


右值引用是什么?移动语义是什么?move函数的作用?

右值: 左值是可以取到地址的值,右值是不能够取到地址的值。右值主要用于实现移动语义。

移动语义:以移动而非深拷贝的方式初始化含有指针成员的类对象。将对象(通常是右值)的内存资源移动为自己使用,这样减小了多次申请释放内存空间的开销。在类中,通常有专门的 移动构造函数 与 移动赋值运算符 来实现移动语义。

move函数:将左值强制转化为右值,转换后就能够调用 移动构造函数 与 移动赋值运算符 来减小多次申请释放内存空间的开销。


RVO返回值优化是什么?

返回值优化(Return value optimization,缩写为RVO)是C++的一项编译优化技术,即省略掉 两次 通过拷贝构造函数 创建临时对象 的过程。这样大大节省了开销。


简述智能指针?

智能指针的本质也是指针,只是它可以帮助我们自动释放空间和避免野指针,避免了内存泄漏的风险。

目前常用的智能指针有三种(auto_ptr已经淘汰):

unique_ptr 一个对象只能由一个unique_ptr引用,当指针不再引用该对象时,该对象自动析构并释放内存。

shared_ptr 一个对象可以由多个shared_ptr引用,对象的被引数量可以用引用计数(use_count)来表示,当对象的引用计数为0时,将该对象自动析构并释放内存。

weak_ptr weak_ptr是一种弱引用,不会增加对象的引用计数,是用来打破shared_ptr相互引用时的死锁问题。

weak_ptr打破死锁的实例:

#include <iostream> #include <memory> using namespace std; class B; class A { public: A() { cout << "构造函数" << endl; } ~A() { cout << "析构函数" << endl; } weak_ptr<B> _pb;//若为shared_ptr,那么析构时只会析构pA和pB,但A 和 B 的引用计数仍为1,所以不能析构并释放内存 }; class B { public: B() { cout << "构造函数" << endl; } ~B() { cout << "析构函数" << endl; } weak_ptr<A> _pa; }; int main() { shared_ptr<A> pA(new A()); shared_ptr<B> pB(new B()); pA->_pb = pB; pB->_pa = pA; cout << "A的引用计数:" << pA.use_count() << endl; cout << "B的引用计数:" << pB.use_count() << endl; return 0; }

C++有哪四种强制类型转换?

static_cast static_cast也就是用于比较自然的类型之间的转换,相比C中的转换有安全检查机制。const_cast const_cast主要用于去除变量的const属性。reinterpret_cast reinterpret_cast可以用于不同类型数据之间的转换,是按照逐个比特进行复制。该转换具有很强的灵活性,但并不保证转换的安全性。dynamic_cast dynamic_cast主要用于将 多态基类的指针或引用 转换为 派生类的指针或引用,并且能够检查安全性。如果转换不安全,对指针则返回nullptr;对引用则抛出bad_cast异常。(多态基类意味着必须由虚函数)

动态数组的实现?

创建 m行n列 的二维动态数组,通过以下两种方法:

使用new int **a = new int *[m]; for (int i = 0; i < m; i++) a[i] = new int[n]; 使用vector vector<vector<int>> nums(m, vector<int>(n, 0));

简述STL 库?

STL库即标准模板库,是一个具有工业强度的高效C++库。

容器

分为序列式容器,关联式容器以及容器适配器。

算法

是一种常用的算法模板,可以对容器,数组,自定义结构体进行操作。

迭代器

是一种特殊的指针,作为容器库和算法库之间的粘合剂。可以将其看成一种泛型指针。 从实现角度看,迭代器是通过重载*,->, ++, - - 等方式实现的。可以将不同数据类型的访问逻辑抽象出来,在不暴露内部结构的情况下对元素进行遍历。

适配器

适配器分为 函数适配器 和 容器适配器;

函数适配器 函数适配器通常通过bind,bind1st, bind2nd 实现,这三个函数都会返回一个新的函数。

容器适配器 stack,queue,priority_queue既是序列式容器,也是容器适配器;stack,queue的标准模板是deque,priority_queue的标准模板是vector。

配置器

配置器的功能在于定义类中内存的分配,也就是 allocator一系列的函数,在各种容器中均存在,只是我们在使用时,allocator对我们来说是完全透明的。

函数对象(仿函数 function object)

可以理解为一种重载了 () 运算符的结构体,使用时可以当做函数来使用。


简述STL库中的容器以及特点?

顺序容器

vector 底层由数组实现,支持快速随机访问,支持在尾部增删。适用于需要大量随机访问,且只需要在尾部增删的场景。

list 底层由双向链表实现,不支持快速随机访问,支持快速增删。适用于不考虑随机访问,且需要大量插入和删除的场景。

deque 底层由一个中央控制器和多个缓冲区实现,支持快速随机访问,支持在首尾进行快速增删。适用于需要大量随机访问,且需要在首尾进行快速增删的场景。

关联容器

map 底层由红黑树实现,元素有序且不可重复。以key-value 键值对方式存储,优点是元素有序,缺点是存储红黑树的节点需要消耗大量内存。

set 底层由红黑树实现,元素有序且不可重复。优点是元素有序,缺点是存储红黑树的节点需要消耗大量内存。

unordered_map 底层由hash表实现,元素无序且不可重复。以key-value键值对方式存储,优点是查询十分的高效。缺点是哈希表的建立需要消耗大量时间。

unordered_set 底层由hash表实现,元素无序且不可重复。优点是查询十分的高效。缺点是哈希表的建立需要消耗大量时间。

(若加上multi,则变为可重复)

容器适配器

stack 底层由list或deque实现。适用于先进后出的场景。

queue 底层由list或deque实现。适用于先进先出的场景。

priority_queue 底层由vector实现,逻辑实现方式为heap(最大堆或最小堆)。适用于设置优先级队列的场景。


简述vector的存储机制?

vector内部实现是一个连续的动态数组,当无法存储下所有元素时,进行三个步骤:

申请一个更大的空间,通常是原空间大小的2倍;将原空间的数据拷贝到新的空间;释放掉原空间内存。

由此可见,vector的动态扩容机制代价较高。


简述list的存储机制?

list的底层实现是双向链表,按照节点进行存储的,节点在内存中的地址并不连续。 当元素插入时,则申请新的内存空间并插入节点;当元素删除时,则删除链表节点并释放该内存空间。


简述deque的存储机制?

deque底层是由一个中控器map和多个缓冲区组成;

中控器map

这里的map不是STL中的map,而是一段连续存储空间,存储多个指向缓冲区的指针。

缓冲区

一段较大的连续存储空间,用于存储具体数据。

deque的迭代器也十分复杂,在deque内部有 start 和 finish 两个迭代器,每个迭代器组成如下:

cur:指向缓冲区当前位置first:指向缓冲区头last:指向缓冲区尾node:指向中控器中当前位置

详情可见 《STL源码剖析》P146


什么情况下选择unorder_map 和 map?

选用map还是unordered_map,关键在于看关键字的查询操作次数。

如果查询操作次数较多,要求平均查询时间短,那么就使用unordered_map。

如果只有少次数的查询,unordered_map可能会造成不确定的O(N),且创建也需要大量时间,那么就不如选用单词处理时间恒定为O(logN)的map。


什么情况下选择set和map?

这两种数据类型的底层均为红黑树。

map更适合用于作为数据字典,也就是关键字的查询;

而set适用于判断关键字是否在集合中。


简述迭代器失效的情况?

迭代器失效分为三种情况。

数组型数据结构

由于该类型的元素都是存储在连续的内存空间中,进行插入和删除后会导致该 位置以及之后元素移位,也就导致该位置以及之后的迭代器失效。

链表型数据结构

由于链表的特点,删除某一位置的元素只会让该位置的迭代器失效,不会影响其他迭代器。

红黑树型数据结构

由于树本身也是一种链表,删除某一位置的元素只会让该位置的迭代器失效,不会影响其他迭代器。


没有迭代器的容器有哪些?

queue, stack, priority_queue。


简述public ,protected,private 访问修饰符的区别?

修饰成员时

在类的内部(定义该类的代码内部),无论成员被public,protected,private修饰,都可以随意访问。

在类的外部(定义该类的代码外部),只有public修饰的成员能够被访问,protected和private修饰的成员均不能被访问。

class中如果不写则默认是private修饰。

在继承时

class中如果不写则默认是private继承。

注意:不论哪一种方式,基类的private成员均不能在派生类中使用;但并不是基类的private成员没有被派生类继承,实质上是继承了并占用内存了的,只是不能使用。


派生类不能继承基类的哪些东西?

派生类可以继承基类的大部分资源,但是 构造函数,析构函数,赋值运算符,友元 不能够继承。


友元是什么?

友元可以分为友元函数以及友元类,在类中申明,但是定义在类外部,就可以访问类的所有protected和 private 成员。

注意:

友元关系不能在类之间传递。友元声明只能出现在类定义中,并不属于该类的一部分(所以没有this指针),所以用public, protected, private 修饰均可。

this指针是什么?

this 是所有类成员函数都有的一个隐式形参。 实质上是 成员函数 连接 成员变量 的一座桥联,因为类中的成员函数都会被编译成与类无关的普通函数,而this指针指向了该对象的地址,所以可以用this指针来连接成员变量。

注意:

友元函数没有this指针。(static)静态成员函数没有this指针。

简述C++中的多重继承?(菱形继承)

多继承会让程序变得复杂,同时可能会继承一些不必要的数据。 多继承容易出现命名冲突的问题,可以加上域限定符(::),或是采用虚继承来消除二义性。


什么情况下需要使用初始化列表初始化成员变量?

类中有const 修饰 或者 引用类型 的成员变量;

类中有必须用参数初始化的对象;

派生类需要初始化基类的成员变量;


类成员变量初始化的顺序?

是按照 类中的声明顺序 进行初始化的,并不是按照初始化列表的顺序进行初始化。


简述C++中的多态机制?(虚函数,多态相关问题)

C++中的多态机制是通过虚函数来实现的。

多态:是一个接口的多种形态。 实现多态的条件有两个:

虚函数重写调用虚函数时必须使用指针或引用。

虚函数:虚函数是带有 virtual 关键字的 类成员函数。实现多态需要进行 虚函数重写,也就是派生类有一个和基类完全相同(函数名,参数,返回值完全相同)的成员函数,也就称为虚函数重写(覆盖)。

虚函数表:有虚函数的类在编译时期都会生成一个 虚函数表,虚函数表实质上是一个 指针数组,存放 指向虚函数的指针;虚函数表是类对象之间共享的,在类中只存放一个指向该 虚函数表的指针。 在生成派生类过程中,对虚函数表的操作有三个步骤:

将基类中的虚函数表指针拷贝到派生类中;派生类对基类虚函数进行覆盖(重写);派生类将自己新增的虚函数依次添加在虚函数表后。 图示

虚函数与纯虚函数的区别?

纯虚函数在基类中只申明不定义(如virtual void func() = 0),必须在派生类中进行覆盖重写虚函数表;拥有纯虚函数的基类被称为虚基类(或抽象类),虚基类不能实例化,只能被继承。


C++中哪些函数不能是虚函数?

构造函数不能是虚函数

如果将构造函数设置为虚函数,那么派生类将无法创建,因为无法调用基类的构造函数。

inline内联函数不能是虚函数

因为内联函数会在编译时内联展开,而虚函数需要在运行时动态联编。

友元函数不能是虚函数

因为友元函数不属于类成员函数,虚函数必须是类成员函数。

静态成员函数不能是虚函数

因为静态成员函数不能够继承,虚函数无法进行覆盖。


静态联编与动态联编?(静态绑定与动态绑定)

静态联编 是编译阶段就能确定的程序行为。

动态联编 是程序运行时进行的确定的程序行为,实质上是运行时虚函数的实现。

编译时多态通过重载函数实现,运行时多态通过虚函数实现。


重载,隐藏,覆盖的区别?

重载 在同一个类中,函数名相同,参数类型(或个数) 不同则为函数重载;如果只是 返回值不同 则不能称为重载。

隐藏 若派生类的函数名与基类的 函数名相同,派生类的函数则会吧基类的函数隐藏起来。

覆盖 派生类中的函数与基类中的虚函数完全相同(函数名,参数,返回值均相同),那么称为覆盖。


构造函数与析构函数能否为虚函数?

构造函数不能为虚函数 若构造函数为虚函数,那么派生类生成的过程中将会无法调用基类的构造函数。

析构函数可以为虚函数 并且在实现多态情况下必须设置为析构函数,因为如果不将析构函数设置为虚函数,那么将无法调用派生类的析构函数从而造成内存泄漏。


析构函数可以抛出异常吗?

析构函数不能抛出异常,原因如下:

如果析构函数抛出异常,那么异常点之后的程序并不会执行,那么就会造成内存泄漏的问题。

严格来说,析构函数也是处理异常的一部分;如果之前发生异常,调用析构函数来释放内存,若是析构函数也抛出异常,将会让程序崩溃。


空类中自带哪些函数?

六个函数:

构造函数析构函数拷贝构造函数赋值运算符取址运算符取址运算符const。

补充: 取址运算符:T* operator&() 取址运算符const: const T* operator&() const


抽象类和接口的区别?

抽象类即是拥有纯虚函数的基类,不能够被实例化;接口是一种特殊的抽象类,并且满足:1)类中没有任何成员变量;2)所有的成员函数都是公有且都是纯虚函数。
最新回复(0)