[C++知识库]C++面试知识点总结

关键字

static：控制变量的存储方式和可见性

1. 修饰局部变量 该变量存储区由栈区变为静态数据区，其生命周期延长到整个程序执行结束。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。其作用域仍然是一个局部作用域。
2. 修饰全局变量 改变了其作用域的范围，由原来的整个工程可见（extern）变为本源文件可见。
3. 修饰函数 与修饰全局变类似，改变了函数的作用域。
4. C++ 中的 static 修饰成员函数，表示该函数属于一个类而不是属于此类的任何特定对象，不接收 this 指针，因而只能访问类的 static 成员变量。修饰成员变量，表示该变量为类以及其所有的对象所有。它们在存储空间中都只存在一个副本，可以通过类和对象去调用。

const：常量限定符，告知编译器该变量是不可修改的

• 修饰基本数据类型

1. 修饰一般常量及数组 可以用在类型说明符前或类型说明符后。
2. 修饰指针变量 * 及引用变量 & 位于星号的左侧，指针指向的变量为常量；位于星号的右侧，指针本身是常量。

• 应用到函数中

1. 修饰参数 进行常量化,保护了原对象的属性。通常用于参数为指针或引用的情况;
2. 修饰返回值 按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。

• 在类中的用法

1. 修饰成员变量 初始化只能在类构造函数的初始化表中进行
2. 修饰成员函数 不能修改所在类的的任何变量，重载函数的一个方式。

• 修饰类对象，定义常量对象

1. 只能调用常量函数，别的成员函数都不能调用。

extern: 外部变量/函数声明引用

1. 在 C 语言中，修饰变量/函数，表示此变量/函数是在别处定义的，要在此处引用。
   调用其它文件中的变量/函数，只需把该文件用#include包含进来即可，为啥要用 extern ？因为用 extern 会加速程序的编译过程，这样能节省时间。
2. 在 C++ 中 extern 还有另外一种作用，用于指示 C 或者 C++ 函数的调用规范。
   在 C++ 中调用C 库函数，extern “C” 声明要引用的函数。告诉链接器在链接的时候用 C 函数规范来链接。主要原因是 C++ 和 C 程序编译完成后在目标代码中命名规则不同，用此来解决名字匹配的问题。

volatile：易变的

• 易变性。在汇编层面反映出来就是两条语句，下一条语句不会直接使用上一条语句对应的 volatile 变量的寄存器内容，而是重新从内存中读取。
• “不可优化”特性。 volatile 告诉编译器不要对变量进行优化，甚至将变量直接消除，保证写在代码中的指令一定会被执行。
• ”顺序性”。能够保证 volatile 变量间的顺序性，编译器不会进行乱序优化。

sizeof：判断数据类型或表达式长度的运算符

1. 一个空类的对象占1个字节，单一继承空类的派生对象的基类成分占0个字节，虚继承涉及到虚指针所以占一个指针大小；
2. 数组的长度：若指定了数组长度，则不看元素个数，总字节数 = 数组长度 * sizeof（元素类型）若没有指定长度，则按实际元素个数类确定。Ps：若是字符数组，则应考虑末尾的空字符。
3. 结构体对象的长度; 在默认情况下，为方便对结构体内元素的访问和管理，当结构体内元素长度小于处理器位数的时候，便以结构体内最长的数据元素的长度为对齐单位，即为其整数倍。若结构体内元素长度大于处理器位数则以处理器位数为单位对齐。
4. 对函数使用 sizeof，在编译阶段会被函数的返回值的类型代替；
5. sizeof 后如果是类型名则必须加括号，如果是变量名可以不加括号，这是因为 sizeof 是运算符；

• 当使用结构类型或者变量时，sizeof 返回实际的大小。当使用静态数组时返回数组的全部大小，sizeof 不能返回动态数组或者外部数组的尺寸。

基础语法常见问题

1. 堆和栈的区别

1. 申请方式不同：栈上有系统自动分配和释放；堆上有程序员自己申请并指明大小；
2. 栈是向低地址扩展的数据结构，大小很有限；堆是向高地址扩展，是不连续的内存区域，空间相对大且灵活；
3. 栈由系统分配和释放速度快；堆由程序员控制，一般较慢，且容易产生碎片；

2. 数组和指针的区别

1. 数组要么在全局数据区被创建，要么在栈上被创建；指针可以随时指向任意类型的内存块；
2. 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

3. 用运算符sizeof 可以计算出数组的容量（字节数）。sizeof(p), 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.

3. 全局变量和局部变量的区别

1. 生命周期不同：全局变量随主程序创建而创建（在main函数之前），随主程序销毁而销毁；
   局部变量在局部函数内部，甚至局部循环体等内部存在，退出就不存在；
2. 作用域不同：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；
3. 内存位置不同：全局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，局部变量则分配在堆栈里面。操作系统和编译器通过内存分配的位置来知道的

4. 空指针和悬垂指针的区别

空指针是指被赋值为 NULL 的指针；delete 指向动态分配对象的指针将会产生悬垂指针。

1. 空指针可以被多次delete，而悬垂指针再次删除时程序会变得非常不稳定；
2. 使用空指针和悬垂指针都是非法的，而且有可能造成程序崩溃，如果指针是空指针，尽管同样是崩溃，但和悬垂指针相比是一种可预料的崩溃。

5. sizeof 与 strlen 的区别

1. sizeof 的返回值类型为 size_t（unsigned int）；
2. sizeof 是运算符，而 strlen 是函数；
3. sizeof 可以用类型做参数，其参数可以是任意类型的或者是变量、函数，而 strlen 只能用char* 做参数，且必须是以 ’\0’ 结尾；
4. 数组作 sizeof 的参数时不会退化为指针，而传递给 strlen 是就退化为指针；
5. sizeof 编译时的常量，而 strlen 要到运行时才会计算出来，且是字符串中字符的个数而不是内存大小；

6. const 和 #define 的区别

1. const和#define都可以定义常量，但是const用途更广。
2. 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。
3. 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。

7. 文件包含用中括号和引号的区别

前者是从系统包含目录中搜索该文件，找不到会在源文件目录搜索；
后者是从源文件目录中搜索该文件，找不到会在系统包含目录中搜索。
Linux 系统目录 /usr/include /usr/local/include

8. 指针(*)与引用(&)的区别

1. 指针是个存储地址的变量。引用是原变量的别名；
2. 指针可以为空，引用不能为空，定义时必须初始化；
3. 指针初始化后可以改变，引用初始化后就不会再改变（不能再引用别的变量）；
4. sizeof 指针是指针本身大小，sizeof 引用是所指向变量的大小；
5. 指针和引用的自增运算意义不一样；

9. 重载(overload)和重写(override)的区别

派生类重新定义基类虚函数的做法叫做重写；重载就在允许在相同作用域中存在多个同名的函数，这些函数的参数表不同。编译器根据函数不同的形参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。
重载的确定是在编译时确定，是静态的；虚函数则是在运行时动态确定。

10. c 与 c++ 各自特点

C 面向过程，一种结构化语言，重点在于算法和数据结构，考虑的是如何通过一个过程，对输入（或环境条件）进行处理得到输出（或实现过程（事务）控制）。
c++ 面向对象，考虑的是如何构造一个对象模型，让这个模型能够契合与之对应的问题域，这样就可以通过获取对象的状态信息得到输出或实现过程（事务）控制。

11. 什么情况下需要在初始化列表进行初始化？

四种情况：

1. 当初始化一个 reference member 时；（声明时必须初始化）
2. 当初始化一个 const member 时；（声明时必须初始化）
3. 当调用一个 base class 的 constructor，而它拥有一组参数时； （无默认构造函数）
4. 当调用一个 member class 的 constructor ，而它拥有一组参数时； （无默认构造函数）

error: call to implicitly-deleted default constructor of 'Derived'

12. derived classes 是否可重新定义继承而来的 private virtual 函数？

class Base {
public:
    virtual ~Base() = default;
private:
    virtual void f(){} // private virtual function
};
class Derived :public Base {
private:
    virtual void f() override {} // override the function f() of base class
};

13. 多态类中的虚函数表是 Compile-Time，还是 Run-Time 时建立的？

虚函数表是在编译期就建立了,各个虚函数这时被组织成了一个虚函数的入口地址的数组。而对象的隐藏成员虚函数表指针是在运行期,也就是构造函数被调用时进行初始化的，这是实现多态的关键。

14. 为什么构造函数不能为虚函数？

1. 构造一个对象的时候，必须知道对象的实际类型，而虚函数行为是在运行期间确定实际类型的。而在构造一个对象时，由于对象还未构造成功。编译器无法知道对象的实际类型，是该类本身，还是该类的一个派生类，或是更深层次的派生类。
2. 虚函数的执行依赖于虚函数表。而虚函数表在构造函数中进行初始化工作，即初始化vptr，让他指向正确的虚函数表。而在构造对象期间，虚函数表还没有被初始化，将无法进行。

15. 为什么基类析构函数是虚函数？

编译器总是根据类型来调用类成员函数。但是一个派生类的指针可以安全地转化为一个基类的指针。这样删除一个基类的指针的时候，C++不管这个指针指向一个基类对象还是一个派生类的对象，调用的都是基类的析构函数而不是派生类的。如果你依赖于派生类的析构函数的代码来释放资源，而没有重载析构函数，那么会有资源泄漏。

16. 面向对象技术的基本概念是什么，三个基本特征是什么？

基本概念：类、对象、继承；
基本特征：封装、继承、多态。
封装：将低层次的元素组合起来形成新的、更高实体的技术。
继承：广义的继承有三种实现形式：实现继承、可视继承、接口继承。
多态：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

17. C++ 中有 malloc/free，为什么还有 new/delete？

malloc/free 是C/C++标准库函数，new/delete 是C++运算符。对于内置类型数据而言，二者没有多大区别。
malloc 申请内存的时候要制定分配内存的字节数，而且不会做初始化；new 申请的时候有默认的初始化，同时可以指定初始化；
对于类类型的对象而言，用 malloc/free 无法满足要求的。对象在创建的时候要自动执行构造函数，消亡之前要调用析构函数。由于 malloc/free 是库函数而不是运算符，不在编译器控制之内，不能把执行构造函数和析构函数的任务强加给它，因此，C++ 还需要 new/delete。

18. 头文件中的 ifndef define endif 的作用

防止该头文件被重复引用，这是C++预编译头文件保护符，保证即使文件被多次包含，头文件也只定义一次。