C++面试问答总结

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1.独占指针和const的区别？

独占指针是一种智能指针，同一时间只能有一个独占指针，指向某个特定对象，自动释放所指向对象的内存，不可以拷贝复制；

const是修饰符，表示变量的不可修改，修饰类的成员函数时，表示该函数不修改对象状态，该函数可以被const对象调用；

2.智能指针介绍；

share_ptr:共享式智能指针，使用计数机制自动管理内存的释放，允许多个shared_ptr对象共享同一个资源，适用于多个对象需要共享同一资源场景，比如多个模块需要访问同一个配置文件对象；

unique_ptr:独占式指针，保证所管理的对象只能有一个所有者，离开作用域时，它会自动释放所指向资源，不能拷贝复制，但可以移动，适用于管理动态分配的单个对象，例如在函数内部动态分配一个对象并返回给调用者；

weak_ptr:弱引用智能指针，不参与资源的引用计数，解决share_ptr的循环引用问题，用weak_ptr观察shared_ptr所管理的对象，不会影响对象的生命周期，当shared_ptr所管理的对象被释放后，weak_ptr会自动变为空指针；

使用智能指针有效防止内存泄漏；智能指针还可以用于管理其他类型的资源，如文件句柄、网络连接等。当智能指针离开作用域时，会自动关闭文件或断开网络连接，确保资源的正确释放；函数可以返回智能指针，将资源的所有权转移给调用者，由调用者负责资源的释放，使代码更加清晰和安全；

• 容器类对象：在容器中存储对象指针时，使用智能指针可以方便地管理容器中对象的生命周期。当对象从容器中移除或容器本身被销毁时，智能指针会自动释放对象。

3.强制类型转换；

动态类型转换dynamic_cast:

静态类型转换static_cast:

常量类型转换const_cast:

4.左右值区别，移动语义

左值在程序运行时有确定内存地址，右值是临时对象，没有内存地址的值；

移动语义通过“移动构造函数”和“移动赋值操作符”引入，目的是从右值中“窃取”资源，而不是复制资源，从而提高程序效率。

1. 移动构造函数：
   • 用于从右值对象中“移动”资源到新创建的对象中。
   • 它的典型签名是：ClassName(ClassName&& other);
   • 移动构造函数通常会将源对象的资源指针置为nullptr或其他有效但为空的状态，以避免资源重复释放。
2. 移动赋值操作符：
   • 用于将右值对象的资源“移动”到左值对象中。
   • 它的典型签名是：ClassName& operator=(ClassName&& other);
   • 同样，需要确保源对象处于有效但未定义的状态。
3. std::move：
   • std::move是一个标准库函数，用于将一个左值强制转换为右值引用，从而可以对其执行移动操作。
   • 需要注意的是，std::move并不真正“移动”任何内容，它只是进行了一个类型转换。
4. 使用场景：
   • 当涉及到大量数据或需要频繁复制的对象时（如容器、字符串等），移动语义可以显著提高性能。
   • 移动语义避免了不必要的深拷贝，减少了内存分配和释放的开销。

5.析构函数为什么定义为虚函数？

保证父类指针指向子类对象时，子类的析构函数可以被调用，释放内部内存；

6.sizeof(int)，sizeof(指针)？

32位：4，4；

64位：4，8

7.优先队列priority_queue使用？

小顶堆（greater），大顶堆(less)

8.deque和queue区别？

双端队列（可以直接读取两头位置），单端队列

9.decltype查询类型？

decltype是C++11引入的一个关键字，用于查询表达式的类型，并在编译时返回该类型。这在泛型编程和模板编程中尤为有用，因为它允许程序员在不明确指定类型的情况下获取表达式的类型。

10.Vector的内存管理？

clear();//清空size

resize();//设定size大小

reserve();//设定capacity大小

shrink_to_fit();//设置容器的capacity向size大小缩小；

与空容器swap(vector<int>());//彻底清空容器内存；

push_back元素时，如果内存足够，内存不变；如果内存不够，vector会重新申请一块二倍的size大小的capacity空间，将原来的元素拷贝（移动）复制过去，将要push的元素对应拷贝（移动）复制过去，清除掉之前占用的内存空间；

11.emplace_back()和push_back()的区别？

push_back() 用于将一个已存在的对象添加到容器的尾部。如果传递的是对象本身，会调用对象的拷贝构造函数；如果传递的是右值（如临时对象），则会调用移动构造函数。如果对象不存在，则会先创建一个临时对象，再进行拷贝或者移动；

emplace_back() 允许直接在容器的尾部构造对象，而不需要先创建一个临时对象再进行拷贝或移动。它会直接在容器的内存空间中调用对象的构造函数，避免了不必要的拷贝或移动操作，提高了性能。

区别总结

• 性能方面：emplace_back() 通常比 push_back() 更高效，尤其是对于构造复杂对象或需要动态分配内存的对象，因为它避免了不必要的拷贝或移动操作。
• 使用方式：push_back() 接受一个已存在的对象作为参数，而 emplace_back() 接受构造对象所需的参数，直接在容器内部构造对象。

应用场景

• push_back()：当你已经有一个现成的对象，并且想要将其添加到容器中时，使用 push_back() 比较合适。
• emplace_back()：当你需要在容器中创建新对象，并且希望避免不必要的拷贝或移动开销时，应该优先使用 emplace_back()。特别是在处理大型对象或自定义类型时，emplace_back() 的性能优势会更加明显。

12.stoll()将字符串转为long long类型

13.如何有效防止栈溢出？

在 C++ 中，栈溢出通常是由于栈空间被过度使用导致的，常见原因包括递归调用过深、在栈上创建过大的局部变量等。

（1）优化递归算法，迭代替代递归；

（2）控制递归深度；

（3）避免在栈上创建过大的局部变量，将大对象分配到堆上使用动态内存分配

#include <iostream>

// 在栈上创建大数组（可能导致栈溢出）
// const int SIZE = 1000000;
// int stackArray[SIZE];

// 在堆上创建大数组
const int SIZE = 1000000;
int* heapArray = new int[SIZE];

int main() {
    // 使用堆上的数组
    for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
        heapArray[i] = i;
    }

    // 释放堆上的内存
    delete[] heapArray;

    return 0;
}

14.如何优化代码内存消耗？

结构体表达使用；

避免不必要的拷贝构造，比如函数传参引用；

代码设计，提高时间复杂度，空间复杂度；

15.指针函数，函数指针

指针函数：函数的返回值是指针；

函数指针：有一个指针指向函数，可以直接使用指针调用函数，比如回调函数的使用；

16.内联函数inline的使用，内联函数可以递归吗？可以为虚函数吗？

内联函数不可以递归，也不可以为虚函数,因为内联函数需在编译时候会在函数调用位置展开，递归会导致代码过于膨胀，虚函数在运行时确定调用函数，所以不可以；

17.模板函数可以为虚函数吗？

不可以，跟内联函数原因一致，模板函数在编译期间确定模板类型；

18.C与C++的struct的区别？

struct在C中没有访问权限概念，所有成员都是公共的访问权限的概念，C++（默认是public）可以设置访问权限private, protected。

19.C++中，class与struct的区别？

class默认访问权限是private,struct默认是public;struct一般用于简单数据结构的聚合，class侧向面向对象的特性，封装继承多态这些；

20.排序的效率，哈希表红黑树的理解？

红黑树的底层结构是二叉搜索树；

21.锁的使用

（1）std::mutex 互斥锁

构造函数：不允许拷贝构造，不允许move拷贝，默认unlocked状态；

lock()函数:调用线程将锁住该互斥量。线程调用该函数会发生下面 3 种情况:
如果该互斥量当前没 有被锁住，则调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，该线程一直拥有该锁。
如果当 前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住。
如果当前互斥量被当前调用线程锁 住，则会产生死锁(deadlock)。

unlock()函数：解锁，释放对互斥量的所有权

try_lock()函数：尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞。线程调用该 函数也会出现下面 3 种情况：
如果当前互斥量没有被其他线程占有，则该线程锁住互斥量，直 到该线程调用 unlock 释放互斥量。
如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前调用线程返回 false，而并不会被阻塞掉。
如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。

（2）std::lock_guard  条件锁

（3）std::condition_variable 同步条件变量

参考：

C++锁的使用_c++ 锁-优快云博客

21.如何排查bug

gdb调试的使用

Visual Studio Code (VSCode) 使用 GDB 进行调试_vscode使用gdb调试-优快云博客