【C++】42道面试经典问题总结

1. C++ this指针是干什么用的？
   假如一个类型定义了很多对象，类里面有很多定义的私有成员变量，共享一套成员方法。通过this指针这可以区分方法、变量是操作的哪个对象的。

2. C++的new和delete，new[]和delete[]可以混用吗？
   一般来说operator new 对应 operator delete
   new[] 对应 delete[]ptr ，对于内置类型四者相互混用也行。
   但是，如果是自定义类型。而且提供了析构函数，那么用new[] 就一定要用delete[]ptr，不能够混用。
   delete相对于free，1.调用析构函数2.释放内存

3. C++的static关键字的作用？
   从面向过程角度来说：static可以修饰全局变量，函数，局部变量。
   对于static修饰全局变量，函数，添加static关键字后变成只当前文件可见，原因：再符号表中符号的作用域就从global变成了local）
   对于static修饰局部变量-变量初始化并且初始化不为0的放在了.data段，没有初始化或者初始化为0的放在了.bss端（局部变量不产生符号，在栈上通过ebp-偏移量来访问的）
   从面向对象角度来说：static可以修饰成员变量，成员方法（从私有变成共享）修饰成员方法时不会再生成this指针了，直接通过类作用域调用即可。

4. C++的继承有什么好处？
   继承属于类和类之间的关系（除了继承还有组合）
   继承是 a kind of关系 一种
   组合是 a part of关系 一部分
   继承好处：
   代码复用
   通过继承，在基类里面给所有派生类可以保留统一的纯虚函数接口，等待派生类进行重写，通过使用多态，可以通过基类指针访问不同派生类对象的同名覆盖方法（做到开闭原则）

5. 讲一下C++ 的继承多态
   多态：静态多态和动态多态，静态多态是指编译时期的多态，比如函数重载和模板
   动态多态是指运行时期的多态，比如虚函数和通过基类指针/引用指向派生类对象

6. C++ 空间配置器是什么？
   空间配置器allocator：给容器使用的，主要作用就是把内存开辟与对象构造分开，把对象析构和内存释放分离开。
   分开原因：当我们去初始化一个容器时，底层应该是空的，只有内存，没有对象，但是如 果在容器构造时直接用new，不仅会开辟内存还会构造很多无用的对象 。当容器删除一个元素时不应该进行内存释放（后面可能会继续使用），只用把对象析构掉即可。

7. vector和list的区别？
   vector底层数据结构是数组，list底层数据结构是链表。
   vector底层内存可以做二倍扩容的数组（内存是连续的），提供了尾部的增加删除操作，时间复杂度都是O(1)，适合做随机访问时间复杂度是O(1)（优先级队列是基于vector实现）
   list是一个循环的双向链表，适合增加、删除节点，时间复杂度都是O(1)。

8. map和多重map？
   map：映射表【key-value】底层是由红黑树实现
   multimap：唯一一点不同之处就是允许key重复
   红黑树：5个性质（每个节点都要有颜色，根节点必须为黑色，叶子节点必须是黑色，从根节点到每一个叶子节点的路径上，不能出现连续的红色节点，不允许出现两个连续的红色节点）插入的3种方式（最多旋转2次），删除的4种情况（最多旋转3次）

9. C++如何防止内存泄漏？智能指针详述？
   内存泄漏：分配到堆内存（没有名字，只能用指针来指向）没有释放，也再没有机会去释放了
   智能指针有：
   auto_ptr/scoped_ptr/unique_ptr
   shared_ptr和weak_ptr
   （待补充）

10. C++如何调用C语言语句？
    C和C++生成符号的方式不同，C和C++语言之间的API接口是无法直接调用的
    C语言的函数必须扩在extern"C"{}

#ifdef __cplusplus
extern "c"
{
#endifint sum(int,int); //在C语言下只会根据函数名生成符号，在C++下会根据函数名+参数列表生成符号
#ifdef __cplusplus
}
#endif

11. C++什么时候会出现访问越界？
    系统给我们分配了既定大小的内存，但是在访问内存的时候如果超过了既定内存的大小，就是越界访问了
    1.访问数组元素越界
    2.vector容器访问-vectorwec； wec[2]越界
    3.string str；str[2]
    4.array内存不可扩容的数组
    5.字符串处理，没有添加’\0’字符，导致访问字符串的时候越界·
    6.使用类型强转，让一个大类型（派生类）的指针指向一块小内存（基类对象），然后指针解引用，访问的内存就会越界
12. C++中的类的初始化列表？
    可以指定对象成员变量的初始化方式，尤其是指定成员对象的构造方式 （初始化先后顺序与定义顺序有关，与在初始化列表里出现的顺序无关）
13. C和C++的区别？C和C++的内存分布有什么区别？
    1.C++有引用，引用是一种更安全的指针
    2.C++支持函数重载
    3.C++有new/delete与malloc/free有区别
    4.C++有const、inline、带默认值参数的函数
    5.C++支持模板，泛型编程
    6.C++有类和对象，是OOP语言，可以采用很多设计模式
    7.C++支持STL标准模板库，使解决问题更加方便
    8.C++有异常机制、智能指针、运算符重载（使对象的运算表现的和内置类型一样）

C和C++的内存分布没有区别，usr space （reserve、.text、.rodata、.bss、heap stack 命令行参数和环境变量）+kernal space（ZONE_DMA 、ZONE_NORAMAL、ZONE_HIGHMEM）

14. int* const p和const int* p区别？
    const在* 的 右边，右定向 p不能修改，p可以修改
    const在 的左边，左定值 p可以修改，*p不能修改

15. malloc和new的区别？
    1.malloc按字节开辟内存 new底层也是通过malloc开辟内存，但是还可以提供初始化操作
    2.malloc开辟内存失败，会返回NULL、new开辟内存失败，会抛出bad_alloc类型的异常
    3.malloc实际上是一个C的库函数，operator new是运算符重载函数
    4.malloc对于单个或者数组内存开辟方法都一样

16. map和set容器的实现原理？
    set称作集合，里面只存储、key
    map称作映射表，存储【key、value】键值对
    两者底层数据结构都是红黑树，

17. shared_ptr引用计数存放在哪里？

18. 18.STL底层
    STL包括标准容器：顺序容器（vector、deque、list）、容器适配器（stack、queue、priority_queue）、关联容器（有序（set、map’）和无序（un））
    近容器：数组、string、bitset
    迭代器
    泛型算法
    deque底层是动态开辟的二维数组

19. STL中迭代器失效问题？
    迭代器是不允许一边读一边修改的
    当通过迭代器插入一个元素，所有迭代器就都失效了
    当通过迭代器删除一个元素，当前删除位置后面所有元素的迭代器就都失效了
    当通过迭代器更新容器元素以后，要及时对迭代器进行更新，insert/ erase方法都会返回新位置的迭代器

20. struct和class的区别？
    1.定义类的时候，struct默认是公有的，class默认是私有的
    2.继承时，如果不写明继承方式，class默认继承方式是私有继承，struct默认是公有继承
    3.在C++中struct空结构体是0 struct空类是1
    4.C++11初始化可以写成 stuct Data{int ma,int mb} Data data={10,20};
    5.class在template还可以定义模板类型参数

21. 编译链接全过程？
    编译：预编译、编译、汇编、生成二进制可重定位obj文件*.o
    链接：合并段，符号解析、符号的重定向生成可执行文件

22. 初始化全局变量和未初始化全局变量有什么区别？
    初始化而且初始值不为0的放在了.data段
    未初始化，初始化位0的放在了.bss段

23. 堆和栈的区别？
    1.内存大小不同：堆内存的大小远远大于栈内存
    2.内存分配方式不同：堆内存是通过malloc和new开辟的，必须手动释放内存free和delete
    栈内存是函数的运行在栈上分配栈帧，系统自动分配自动回收内存
    3.内存增长方向不同：堆的内存分配是从低地址到高地址
    栈内存分配是从高地址到低地址
    4.生存周期不同

24. 构造函数和析构函数可不可以是虚函数？
    构造函数不可以使虚函数，析构函数可以是虚函数
    构造函数不能是虚函数，因为对象还没有构造出来，也就没有虚函数指针，没有虚函数指针也就无法指向虚函数表。
    虚析构函数，把基类的析构函数实现成虚析构函数，则对析构函数的调用进行动态绑定，基类、派生类的析构函数就都可以调用到

25. 构造函数和析构函数中能不能抛出异常？
    构造函数不能抛出异常，如果可以抛出异常的话，假如对象创建失败，则就不会调用析构函数了，从而造成内存泄漏（可以进行代码分离，保证对象创建是成功的，析构函数也就可以正常执行）
    析构函数也不能抛出异常，抛出异常后，析构函数后面资源释放的代码就不会执行了，也会造成造成内存泄漏
    所以一般把堆内存用智能指针来代替，确保资源内存正常释放

26. 宏和内联函数的区别？
    #define和inline
    宏是预编译阶段处理（字符串替换）的，宏没有办法进行调试，可以定义常量，代码块，函数块…
    内联函数是编译阶段处理（在函数调用点，通过函数的实参把函数代码直接展开调用，节省了函数的调用开销）的，inline函数可以调试（debug版本下inline就和普通函数一样，有标准的函数调用过程），只能用来修饰函数

27. 局部变量存放在哪里？
    局部变量存放stack上，通过ebp指针偏移-4来访问的，不会产生符号

28. 拷贝构造函数，为什么传引用不传值？
    传值会直接产生编译错误
    比如：

class Test
{
public:Test(const Test t);
}
Test t1;
Test t2(t1);
//实际上是 t2.Test(t1)->先用t1拷贝构造形参t const Test t(t1)->t.Test(t1).......无限循环

29. 内联函数和普通函数的区别？
    函数的调用开销
    push ebp压入实参
    mov ebp esp
    sub esp 4Ch开辟栈帧
    rep stos 0×CCCCCCCC（Windows）
    注意在GCC（gcc/g++下不会做初始化操作）
    释放栈
    mov esp,ebp esp从栈顶指向栈低
    pop ebp epb指向调用方函数的栈低
    ret 把下一行指令地址放入寄存器的地址里
30. 如何实现一个不可以被继承的类？
    派生类的初始化过程是：基类构造然后是派生类构造。所以可以把基类的构造函数私有化
31. 什么是纯虚函数？为什么要有纯虚函数？虚函数表放在哪里？
    virtual void func()=0; -》纯虚函数（抽象类）不能够实例化对象，但是可以定义指针和引用。
    一般定义在基类里面。基类不代表任务实体·，它的主要作用之一就是给所有的派生类保留统一的纯虚函数接口，让派生类进行重写方便多态机制使用。因为基类不需要实例化，它的方法也就不知怎么去实现。
    虚函数表是在编译阶段产生的，虚函数表运行时加载到.rodata段（只读数据段）
32. 手写单例模式
33. C++中const，const与static的区别？
    const定义的叫做常量，它的编译方式是：编译过程中，把出现常量名字的地方，用常量的值进行替换

const int a = 10;
int *p = (int*)&a;
*p = 20;
cout<<"a = "<<a<<"*p= "<<*p<<endl;
//结果是 a = 10 *p = 20 

int b =3;
const int a = b; //此时a叫做常变量
int *p = (int*)&a;
*p = 20;
cout<<"a = "<<a<<"*p= "<<*p<<endl;
//结果是 a = 20 *p = 20 

const还可以定义常成员方法 -this指针从Test* this =》 const Test * this普通对象和常对象就都可以调用了
const和static的区别
从面向过程来说：
const只能修饰全局变量、局部变量、形参变量
static可以修饰全局变量、局部变量
const：不能修饰函数
static 可以修饰函数，改变符号的作用域，改成只本文件可见
从面向对象来说：
const修饰的叫常方法（普通对象和常对象就都可以调用，但是只能进行读操作，不能进行写操作）/常成员变量（不能别修改的变量，必须在构造函数初始化列表中定义）都依赖于对象
static修饰的叫静态方法（本质是this指针没有了，不依赖于对象，通过类作用域访问）/静态成员变量

34. 四种强制类型转换？
    const_cast：去掉常量属性
    static_cast： 类型安全转换
    reinterpret_cast：C风格类型转换
    dynamic_cast：支持RTTI信息识别的类型转换
35. 详细解释deque的底层原理
    底层是动态开辟的二维数组
    #define MAP_SIZE 2 //MAP_SIZE （T*）一维数组的大小
    #define QUE_SIZE(T) 4096/sizeof(T) //二维数组开辟的大小
    deque是双端队列，两端都有对头和队尾。两端都可以插入删除，时间复杂度是O(1)

扩容：第一维数组按照2倍方式进行扩容2-4-8…
扩容以后会把原来的第二维的数组，从新一维数组的oldsize/2 开始存放，也就是从中间开始存放，为了首尾插入方便。
deque的内存利用率比较好，刚开始就有一段内存可以提供使用

36. 虚函数？
    一个类如果有虚函数，那么在编译阶段就要产生一张虚函数表，在运行的时候加载到.rodata段
    用指针或者引用时，来调用虚函数时，通过指针访问对象的头四个字节·vfptr去相应的vftable中取虚函数的地址进行动态绑定调用

37. 一个类，写一个构造函数，又写了一个虚构造函数，可不可以？会发生什么？
    虚函数的调用前提是对象存在，
    一个派生类的构造要先调用基类构造函数，如果基类是虚构造函数则会无限循环
    在构造函数中，是不会进行动态绑定的，虚构造函数本身也不能实现成虚函数。

38. 异常是怎么回事？

try
{
可能会抛出的异常代码
}
catch(const string& err)
{
捕获相应异常类型对象，进行处理，完成后，继续向下运行
}

异常的栈展开：
在当前函数栈帧上没有找到相应的catch块处理，就会把异常抛给调用方函数，调用方依然安装这样的逻辑来处理，如果捕获相应异常类型对象，则进行处理，完成后，继续向下。如果还没有找到，依然会抛给调用方，反复判断处理，直到到达main主函数，再抛给系统，直接终止进程。
可以把代码中所有的可能发生的异常抛出到同一的地方进行处理，不会出现问题就随时exit（0）；

39. 早绑定和晚绑定？
    早绑定（静态绑定）： 编译时期的绑定，普通函数的调用，用对象调用虚函数，在Call编译阶段就已经知道调用的那个函数了
    晚绑定（动态绑定）：用指针/引用调用虚函数的时候，都是动态绑定
    p->vfptr->vftable->virtual addr->call eax

40. 指针和引用的区别？
    从反汇编角度分析：

int a =10;
int* p = &a;
int &q  = a;
//前面两句在汇编指令上完全一致的 把a的内存拿出来放在寄存器，再把寄存器的值放在底层的4字节的指针变量 
lea eax,[a] mov dword ptr[ebp-8],eax
lea eax,[a] mov dword ptr[ebp-0Ch],eax
*p = 20;
q = 20;
//指令也一样，先从底层4字节的指针里面拿出来引用内存的地址，再把20写到4字节内存的地址里面
mov eax,dword ptr[ebp -8] mov dword ptr[eax],14H
mov eax,dword ptr[ebp -0Ch] mov dword ptr[eax],14H

41. 智能指针交叉引用问题怎么解决？

定义对象的时候使用强智能指针shared_ptr
引用对象的时候用弱智能指针weak_ptr
当通过weak_ptr访问对象成员时，需要先调用weak_ptr的lock提升方法，把weak_ptr提升成shared_ptr智能指针，再进行对象成员的调用

42. 重载的底层实现？
    C++生成函数符号，是依赖于函数名字+参数列表
    当我们编译到函数调用点时，根据函数名字和传入的实参（类型，个数）和某一个函数重载匹配的话，就直接调用相应的函数重载版本（静态多态，都是在编译阶段处理的）