C++面试题及详细答案100道（ 91-100 ）

《前后端面试题》专栏集合了前后端各个知识模块的面试题，包括html，javascript，css，vue，react，java，Openlayers，leaflet，cesium，mapboxGL，threejs，nodejs，mangoDB，MySQL，Linux… 。

前后端面试题-专栏总目录

一、本文面试题目录

91. 什么是C++中的std::bit_cast？

答案：
std::bit_cast（C++20引入）用于在不改变位模式的情况下，将一种类型的值转换为另一种类型，提供比reinterpret_cast更安全的位级转换。

示例代码：

#include <bit>
#include <cstdint>
#include <iostream>

int main() {
    float f = 3.14f;
    std::uint32_t bits = std::bit_cast<std::uint32_t>(f);
    std::cout << std::hex << bits << std::endl; // 输出3.14f的二进制表示
    return 0;
}

原理：

• 要求源类型和目标类型大小相同（如sizeof(float) == sizeof(uint32_t)）。
• 不进行类型转换，直接复制位模式，常用于低级别编程（如哈希计算）。
• 比reinterpret_cast更安全，避免未定义行为（如严格别名规则违规）。

92. 什么是C++中的std::clamp？

答案：
std::clamp（C++17引入）用于将值限制在指定范围内，返回介于最小值和最大值之间的值。

示例代码：

#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    int value = 25;
    int min = 10;
    int max = 20;
    
    // 结果为20（因为25超过了最大值）
    std::cout << std::clamp(value, min, max) << std::endl; 
    return 0;
}

原理：

• 等价于std::min(max, std::max(min, value))，但通常更高效。
• 常用于归一化值、限制输入范围或实现边界检查。
• 要求类型支持<运算符，参数顺序必须满足min <= max。

93. 什么是C++中的std::sample？

答案：
std::sample（C++17引入）从输入序列中随机选择指定数量的元素，保持相对顺序，常用于抽样。

示例代码：

#include <algorithm>
#include <random>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> input = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    std::vector<int> output(3); // 存储3个随机样本

    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());

    std::sample(input.begin(), input.end(), 
                output.begin(), 3, g);

    for (int num : output) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}

原理：

• 使用均匀分布随机选择元素，时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。
• 适用于大数据集的无放回抽样，保持元素相对顺序。
• 需提供随机数生成器（如std::mt19937）。

94. 什么是C++中的std::source_location？

答案：
std::source_location（C++20引入）用于获取编译时的源代码位置信息，如文件名、行号和函数名。

示例代码：

#include <iostream>
#include <source_location>

void log(const std::string& message, 
         const std::source_location& location = std::source_location::current()) {
    std::cout << "File: " << location.file_name() << "\n"
              << "Line: " << location.line() << "\n"
              << "Function: " << location.function_name() << "\n"
              << "Message: " << message << std::endl;
}

int main() {
    log("程序启动");
    return 0;
}

原理：

• 通过默认参数std::source_location::current()自动捕获调用点信息。
• 替代传统的__FILE__和__LINE__宏，提供更丰富的元数据。
• 常用于日志系统、测试框架或错误报告。

95. 什么是C++中的std::midpoint？

答案：
std::midpoint（C++20引入）用于安全计算两个数值的中间点，避免整数溢出问题。

示例代码：

#include <numeric>
#include <iostream>

int main() {
    int a = INT_MAX;
    int b = 0;

    // 传统方法可能溢出：(a + b) / 2
    int mid = std::midpoint(a, b); // 安全计算中间值
    std::cout << mid << std::endl; // 输出1073741823
    return 0;
}

原理：

• 对整数使用无符号右移（(a + b) >> 1），对浮点数使用a + (b - a) / 2。
• 确保计算过程中不会溢出，即使输入接近类型最大值。
• 常用于二分查找、数值算法或区间分割。

96. 什么是C++中的std::expected？

答案：
std::expected（C++23引入）表示一个可能成功或失败的值，替代异常或错误码，显式处理结果。

示例代码：

#include <expected>
#include <string>
#include <iostream>

std::expected<int, std::string> divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        return std::unexpected("Division by zero");
    }
    return a / b;
}

int main() {
    auto result = divide(10, 2);
    if (result) {
        std::cout << "Result: " << *result << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Error: " << result.error() << std::endl;
    }
    return 0;
}

原理：

• 成功时存储值（value()），失败时存储错误（error()）。
• 通过has_value()判断状态，避免异常捕获的开销。
• 适用于需要明确错误处理的库接口（如文件操作、网络请求）。

97. 什么是C++中的std::syncstream？

答案：
std::syncstream（C++20引入）提供线程安全的输出流包装器，自动同步多个线程的输出，避免交错。

示例代码：

#include <syncstream>
#include <thread>
#include <iostream>

void worker(int id) {
    std::osyncstream(std::cout) 
        << "Worker " << id << " started\n";
}

int main() {
    std::thread t1(worker, 1);
    std::thread t2(worker, 2);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

原理：

• 通过RAII机制在构造时锁定流，析构时解锁，确保输出原子性。
• 替代手动加锁，减少代码冗余，提高可读性。
• 支持所有标准输出流（如std::cout、std::cerr）。

98. 什么是C++中的std::ranges？

答案：
std::ranges（C++20引入）提供现代化的迭代器和算法接口，简化容器操作，支持惰性计算。

示例代码：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 过滤偶数并加倍，惰性求值
    auto result = numbers 
        | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })
        | std::views::transform([](int n) { return n * 2; });

    for (int num : result) {
        std::cout << num << " "; // 输出4 8
    }
    return 0;
}

原理：

• 使用管道操作符|组合视图（views），避免临时容器。
• 提供std::ranges::for_each、std::ranges::sort等算法，自动推导迭代器类型。
• 支持自定义范围和适配器，增强代码复用性。

99. 什么是C++中的std::execution？

答案：
std::execution（C++20并行算法库的一部分）定义执行策略，控制算法的执行方式（如顺序、并行或异步）。

示例代码：

#include <algorithm>
#include <execution>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> data(1000);
    std::iota(data.begin(), data.end(), 1);

    // 并行求和
    long sum = std::reduce(
        std::execution::par,
        data.begin(), data.end(),
        0L
    );

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
    return 0;
}

原理：

• 提供三种执行策略：
  • std::execution::seq：顺序执行（类似传统算法）。
  • std::execution::par：并行执行，可能使用多线程。
  • std::execution::par_unseq：并行且向量化执行。
• 编译器和标准库实现决定具体调度方式，简化并行编程。

100. 什么是C++中的std::stop_token和std::jthread的协作取消？

答案：
std::stop_token（C++20引入）提供线程间的协作取消机制，允许请求线程停止执行。

示例代码：

#include <jthread>
#include <iostream>
#include <chrono>

void worker(std::stop_token st) {
    while (!st.stop_requested()) {
        std::cout << "Working..." << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
    std::cout << "Stopping..." << std::endl;
}

int main() {
    std::jthread t(worker); // 自动启动线程
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
    // jthread析构时自动请求停止
    return 0;
}

原理：

• std::jthread在析构时自动调用request_stop()。
• 工作线程通过stop_token检查是否有停止请求。
• 替代手动标志位和互斥锁，提供更安全的线程取消机制。

二、100道面试题目录列表

文章序号	C++面试题100道
1	C++面试题及详细答案100道（01-10）
2	C++面试题及详细答案100道（11-20）
3	C++面试题及详细答案100道（21-30）
4	C++面试题及详细答案100道（31-40）
5	C++面试题及详细答案100道（41-50）
6	C++面试题及详细答案100道（51-60）
7	C++面试题及详细答案100道（61-70）
8	C++面试题及详细答案100道（71-80）
9	C++面试题及详细答案100道（81-90）
10	C++面试题及详细答案100道（91-100）