八股文面试攻略一：C/C++

语言

1、static与const的作用

static修饰静态变量，const修饰常量（只读）。

static（局部）：变量声明周期延长、不随函数结束销毁。只初始化一次

static（全局）：限制作用域，只在当前文件可见

static（类内）：所有对象共享同一份变量、函数

常量指针：指针指向的“值”不能改，但指针的“地址”可以改。const int *p，*靠近的内容不可改

指针常量：指针本身不能改（不能指向别的地方），但指向的内容可以改。int * const p = &a

2、引用与指针的作用以及区别？

引用必须初始化，指针可以不初始化。引用不能改变绑定对象，指针可以改变指向。引用没有 NULL，指针可以为 NULL。引用使用更安全，语法更简洁。引用本质是常量指针

3、如何避免野指针

野指针就是指向非法内存的地址，例如未初始化指针、指向已释放的内存、指向超出作用域的对象、指针越界。

避免方法：

• 指针声明后立刻初始化
• delete 后立即置为 nullptr。delete p;  p = nullptr; // 避免悬空指针
• 数组操作必须确保不越界
• 使用智能指针代替裸指针
• 指针使用前必须检查是否为 nullptr
• 尽量使用引用而不是指针
• 避免多次释放同一块内存
• 避免返回栈上变量的地址

空指针：指向“无效地址”的指针，它不指向任何有效对象。int* p = nullptr;

4、malloc、free和new、delete区别？malloc申请空间失败怎么办？

malloc和free是标准库函数，而new和delete是C++操作符，可以被重载。

malloc失败后返回NULL，而new失败后抛出异常：std::bad_alloc

5、extern有什么作用

• 跨文件共享全局变量。
• C/C++混合编译

并可通过 extern "C" 关闭 C++ 名字修饰以实现与 C 语言链接的兼容。

extern 声明一个变量或函数在其他文件中定义，避免重复定义，同时允许跨文件访问。

它本身不分配内存，只告诉编译器这个符号在别处存在；

6、简述strcpy、sprintf与memcpy的区别？

• strcpy：拷贝字符串。“/0”结束。用于复制字符串、字符数组操作
• sprintf：格式化输出到字符串。用于拼接字符串，格式化输出，数字转为字符串
• memcpy：拷贝内存块。复制结构体、复制数组

7、C++强制类型转换使用场景

有四种强制转

• static_cast：基础类型之间的转换，最常用、最安全的编译期转换
• reinterpret_cast：任意类型转换不安全。
• const_cast：修改对象的“const 性质”。去掉/添加 const 属性
• dynamic_cast：安全，多态向下转换（父->子）

优先级：static_cast > dynamic_cast > const_cast > reinterpret_cast

8、什么时候使用默认构造函数？

9、什么时候生产默认拷贝构造函数

默认构造函数 = 无参数构造函数。需要先创建对象，而不是立即给构造参数时，就需要默认构造函数。

• 创建对象数组（最典型）

• STL 容器默认初始化元素

• 类成员默认构造

• new[] 动态数组

• 操作符 map[key]

• 框架需要默认构造反射对象

• 想让类“可直接定义对象”时

10、什么是深拷贝什么是浅拷贝？默认构造函数是哪种拷贝？什么时候使用深拷贝，以及零拷贝

浅拷贝：拷贝指针，不拷贝指向的内容。共享同一块堆内存

深拷贝：开辟一个新内存，将内存放进去。防止数据污染

默认构造函数使用浅拷贝

零拷贝：在网络传输、文件 IO 中，避免在用户态/内核态之间重复复制数据，通过共享内存、DMA、映射技术直接传输数据。减少数据在内核与用户态之间的复制，提升网络传输与大型文件处理性能。

标准库

1、vector的reserve与resize的区别？

reserve：只改变容量（capacity），不改变元素数量，不创建元素。预分配容量，但不创建元素

resize：只改变元素数量（size），会创建或销毁元素。改变 size，创建或删除元素

2、list的底层实现原理

list是双向链表，插入删除O(1)，随机访问O(n)。缺点是不能随机访问，遍历慢，空间开销较大。

3、deque的底层实现原理

双端队列。兼具vector与list的部分优点。不是连续内存，插入访问O(1)

std::deque 的底层是分段连续的动态数组：多个固定大小的 buffer 由 map（指针数组）管理。
支持 O(1) 的双端插入，是因为通过增加/减少 buffer 而不需要整体搬移数据。
支持 O(1) 随机访问，是因为 index 可以通过计算找到对应的 buffer 和 offset。

4、什么时候使用vector、list和deque？

大部分情况用vector、双端队列用deque、任意位置插入/删除是 O(1)用list。

5、priority_queue底层实现原理

优先级队列，是一个基于堆的容器适配器，用vector保存数据。维护完全二叉堆，插入删除O(log n)，访问O(1)

6、map、set、multimap、multiset底层实现原理，红黑树原理？

这些底层都是红黑树。

红黑树是有序的，五大性质：

• 每个节点要么黑色要么红色
• 根是黑色
• 所有叶子（NIL）节点是黑色
• 红色节点的子节点必须是黑色
• 从任意节点到其所有叶子路径上，黑色节点数量相同

红黑树靠五大性质维持平衡，操作通过“旋转 + 变色”修复结构。

7、unordered_map、unordered_set底层，哈希表原理？

底层实现是哈希表+拉链法。插入、查找、删除平均 O(1)，最坏 O(n)。无序

哈希表核心思想：通过哈希函数把 key 映射到数组索引，再在该槽位处理冲突。

冲突是不可避免的，方法有：链地址法、

8、迭代器底层实现原理？种类

迭代器 = 封装指针的对象 + 重载运算符

它以统一方式访问容器内部元素，而不暴露容器的底层结构。

迭代器本质是“指针或指针封装”，作为统一访问方式。
vector/deque：指针或类似指针 → 随机访问 iterator。
list：节点指针 → 双向迭代，不支持随机访问。
map/set：红黑树节点指针 → 双向迭代，中序遍历。
unordered_xxx：哈希桶链表 → 前向迭代。
标准迭代器共五种类型：输入、输出、前向、双向、随机访问。

9、迭代器失效？连续存储容器失效？非连续存储容器失效？处理方式

迭代器失效就是迭代器内部指向的元素被移动、删除或其地址变化，导致迭代器不再指向合法数据，使用就会触发未定义行为。

连续存储容器的迭代器失效：因为扩容、插入、删除会导致内存重分配或元素整体移动。

非连续存储容器失效：只有被删除元素的迭代器会失效

技巧：

• 使用erase和insert返回值
• 先记录再删除
• 使用稳定的容器操作

vector: 插入或删除元素后，该位置及其后面的迭代器都会失效；如果重新分配内存，所有迭代器都会失效。 list/forward_list: 只有被删除元素的迭代器会失效。 map/set/multimap/multiset: 只有被删除元素的迭代器会失效。 unordered_map/unordered_set: 插入操作可能导致所有迭代器失效（rehash）；删除操作只会导致被删除元素的迭代器失效。

10、STL容器线程安全性

STL 容器本身不是线程安全的，读写混用一定要加锁。

面向对象

1、面向对象三大特征

继承、封装、多态

2、简述多态的实现原理

分为动态多态与静态多态。多态就是同一操作作用于不同对象，可以表现出不同的行为。

动态多态通过虚函数实现（virtual），属于运行时多态，运行时通过查找虚函数表实现动态多态。

静态多态主要通过函数重载、模板函数实现。

虚函数机制：编译器生成一个虚函数表（vtable），对象中多一个隐藏指针（vptr），指向该类的vtable。通过vptr找到vtable，在找到正确的函数地址。因此父类指针调用虚函数时，根据vptr找到实际指向对象类型调用对应函数。动态多态 = vptr + vtable + 虚函数

3、怎么解决菱形继承

通过多重继承导致同一个基类在最终派生类中出现多份，引发成员二义性和对象模型混乱。

首先菱形继承属于一个基类A，B、C继承A，D继承B、C形成的菱形继承。

一般使用虚继承来解决，例如在B、C继承A的地方加virtual。

4、函数重载和重写的区别？

重载（overload）：同一个作用域，函数名相同，参数不同。静态多态

重写（override）：父类与子类之间，函数一致，父类需要加virtual。动态多态

5、运行时多态实现原理

结合虚函数机制

6、虚函数调用过程

同上

7、继承下构造函数与析构函数执行顺序

执行顺序：父类（构造函数）子类（构造函数）子类（析构函数）父类（析构函数）

8、虚函数表和虚函数指针（vptr）的创建时机

虚函数表（vtable）在编译阶段，vptr在对象构造阶段由构造函数进行初始化。

构造时从基类 vtable 切到派生类，析构时从派生切回基类。

9、虚析构函数的作用？

虚析构函数让“父类指针指向子类对象”时，delete 时能够正确调用子类析构函数，防止资源泄漏。

10、智能指针种类以及使用场景

主要有三种：

• unique_ptr：独占型智能指针
• share_ptr：共享型智能指针（引用计数）
• weak_ptr：弱引用（避免循环引用）

11、C++11常用特性

auto、nullptr 空指针常量、智能指针移动语义、右值引用、时间库、枚举、static_assert、override / final 关键字、STL

C++11 的核心特性包括：
auto、range-for、nullptr、lambda、智能指针、
右值引用与移动语义、initializer_list、
std::thread、chrono、enum class、static_assert、
override/final、constexpr、decltype。

这些特性让 C++ 更安全、更高效、更现代化。

12、动态库与静态库的区别

静态库：.a结尾，window是.lib。

特点：链接时复制进可执行文件、可执行文件体积变大、更新库需重新编译整个程序、加载速度快。

优点：运行时不依赖外部文件，部署简单。启动更快。不会出现“库版本不一致”问题

缺点：可执行文件体积变大、库更新后需要重新编译所有依赖它的程序、占用内存较大

动态库：.so和.dll

特点：链接时不复制库代码，运行时动态加载。多个程序共享同一个库文件、库可以单独更新，不需要重新编译整个程序、加载时有额外开销

优点：节约内存、便于更新

缺点：发布时要带上 .so/.dll，部署更复杂、启动时需动态加载，速度略慢、库版本不匹配会导致“运行错误”

静态库：链接时复制到可执行文件中，不依赖外部库，体积大，更新麻烦。
动态库：运行时加载，不复制，多进程共享，占用内存小，便于更新，但运行依赖库文件。

13、右值引用与左值引用区别？右值引用的意义

右值：是一个将亡值，临时对象

左值：有名字、有地址。

右值引用的目的为了支持移动语义，避免不必要的拷贝，特别是临时对象、返回值优化、容器操作等场景。move。

左值引用绑定左值，右值引用绑定右值。
右值引用的意义是实现移动语义和完美转发，
避免临时对象拷贝，提高性能。