[C++面试题]之预处理、const与sizeof

本文详细解析了C++中预处理指令、const和sizeof的使用方法及注意事项,包括宏定义常数、MIN宏实现、const的用途、与#define的区别、常见代码输出结果分析、数据类型对齐原理、sizeof与strlen的区别、空类空间大小以及多重继承的特殊考虑。

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然而,预处理、const和sizeof问题是C++语言中的几个重点也是难点,也是各大企业不论是笔试还是面试都喜欢出的题型,下面是个人从网上和书籍中收集或总结的一点资料。希望能跟和我一样在辛苦找工作的同学们共同分享,也愿以下资料能帮到你找到合适满意的工作。

1、用预处理指令#define声明一个常数,用以表明一年中有多少秒(忽略闰年的问题)

解析:1.#define语法的基本知识(例如,不能以分号结束,括号的使用等)

        2.要懂得预处理器将为你计算常数表达式的值,因此,写出你是如何计算一年中有多少秒而不是计算出实际的值,会更好意义。

        3.意识到这个表达式将使一个16位机的整型数溢出,因此要用到长整形符号L,告诉编译器这个常数是长整型数。

   如果表达式中用到UL(表示无符号长整型),那么你就有了一个好的第一印象了,记住,第一印象很重要。

答案:

1#define SECONDS_PER_YEAR(60*60*24*365)UL

2、写一个“标准”的宏MIN,这个宏输入两个参数并返回较少的一个

解析:1.标识#define在宏中应用的基本知识,这是很重要的,因为知道嵌入操作符变为标准C的一部分,宏都是方便地产生嵌入代码的唯一方法。对伊嵌入

           式系统来说,为了能达到要求的性能,嵌入代码经常是必须的方法。

        2.三重条件操作符的知识。这个操作符存在C语言中的原因是它使得编译器能产生比if-then-else更优化的代码,了解这个用法是很重要的。

        3.懂得在宏中小心的把参数用括号括起来。

答案:

1#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))

3、const有什么用途?请至少说明两种?

解析:在C程序中,const的用法主要有定义常量、修饰函数参数、修饰函数返回值。在C++程序中,它还可以修饰函数的定义体,定义类中某个成员函数为恒态函数,即不改变类中的数据成员。

答案:

(1)可以定义const常量。(2)const可以修饰函数的参数和返回值,甚至函数的定义体。被const修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。

4、const与#define相比有什么不同?

答案:

C++语言可以用const定义常量,也可以用#define定义常量,但是前者比后者有更多的有点:

(1)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,而对后者只是进行字符替换,没有类型安全检查,并且在字符替换中可能产生意料不到的错误(边际效应)。

(2)有些集成话的调试工具可以对const常量进行调试,但是不能对宏常量进行调试。在C++程序中只使用const常量而不使用宏常量,即const常量完全取代宏常量。

5、下面代码输出结果是什么?

01#include<iostream>
02using namespace std;
03 
04struct
05{
06    short a1;
07    short a2;
08    short a3;
09}A;
10 
11struct
12{
13    long a1;
14    short a2;
15}B;
16 
17int main ()
18{
19    char* ss1 = "0123456789";
20    char ss2[] = "0123456789";
21    char ss3[100] = "0123456789";
22    int ss4[100];
23    char q1[] = "abc";
24    char q2[] = "a\n";
25    char* q3 = "a\n";
26    char *str1 = (char *)malloc(100);
27    void *str2 = (void *)malloc(100);
28 
29    cout<<"sizeof(ss1):"<<sizeof(ss1)<<endl;
30    cout<<"sizeof(ss2):"<<sizeof(ss2)<<endl;
31    cout<<"sizeof(ss3):"<<sizeof(ss3)<<endl;
32    cout<<"sizeof(ss4):"<<sizeof(ss4)<<endl;
33    cout<<"sizeof(q1):"<<sizeof(q1)<<endl;
34    cout<<"sizeof(q2):"<<sizeof(q2)<<endl;
35    cout<<"sizeof(q3):"<<sizeof(q3)<<endl;
36    cout<<"sizeof(A):"<<sizeof(A)<<endl;
37    cout<<"sizeof(B):"<<sizeof(B)<<endl;
38    cout<<"sizeof(str1):"<<sizeof(str1)<<endl;
39    cout<<"sizeof(str2):"<<sizeof(str2)<<endl;
40 
41    return 0;
42}

解析:ss1是一个字符指针,指针的大小是一个定值,就是4字节,所以sizeof(ss1)是4字节

ss2是一个字符数组,这个数组最初未定大小,由具体填充值来定。填充值是“0123456789 ”。1个字符所占空间是1字节,10个就是10字节,再加上隐含的“\0”,所以一共是11字节。

ss3也是一个字符数组,这个数组开始预分配100,所以它的大小一共是100字节。

ss4也是一个字符数组,这个数组开始预分配100,但是每个整型变量所占用空间是4,所以它的大小一共是400字节。

q1与ss2类似,所以是4字节。

q2里面有一个“\n”,“\n”算做一位,所以它的空间大小是3字节。

q3是一个字符指针,指针的大小是一个定值,就是4,所以sizeof(q3)是4字节。

A和B是两个结构体,在默认情况下,为了方便对结构体内元素的访问和管理,当结构体内的元素的长度都小于处理器的位数的时候,便以结构体里面最长的数据元素为对齐单位,也就是说,结构体的长度一定是最长的数据元素的整数倍。如果结构体内存在长度大于处理器位数的元素,那么就以处理器的位数为对齐单位,但是结构体内类型相同的连续元素将在连续的空间内,和数组一样。

结构体A中有3个short类型变量,各自以2个字节对齐,所以sizeof(A)是为6字节。结构体B中a1以4字节对齐,a2以2字节对齐,则结构体大小为6字节,但是结构体的长度一定是最长数据元素的整数倍,显然6不是4的整数倍数,补空字节,增到8字节,符合所以条件。故sizeof(B)为8字节。

str1和str2都是字符指针,都是4字节。

答案:

sizeof(ss1):  4

sizeof(ss2):  11
sizeof(ss3):  100
sizeof(ss4):  400

sizeof(q1):   4

sizeof(q2):  3
sizeof(q3):  4

sizeof(A):  6

sizeof(B):  8

sizeof(str1):  4
sizeof(str2):  4

6、以下代码为32位机器编译,数据是以4字节为单位,这两个类型的输出结果为什么不同?

01class B
02{
03private:
04    bool m_bTemp1;
05    int m_nTemp;
06    bool m_bTemp2;
07};
08 
09class C
10{
11private:
12    int m_nTemp;
13    bool m_bTemp1;
14    bool m_bTemp2;
15};
16 
17cout << sizeof(B) << endl;
18cout << sizeof(C) << endl;

解析:编译器会对结构体进行对齐处理,根据对齐原则。

类型B情况如下:

| bool |-----|----|----|

|-----------int---------|

| bool |-----|----|----|

类型C情况如下:

|-----------int-----------|

| bool | bool |----|----|

答案:

B类输出12字节,C类输出8字节。

7、说明sizeof和strlen之间的区别

解析:

第1个例子:

char *a="0123456789";

sizeof(a)结果为4,a是指向字符串常量的字符指针。

sizeof(*a)结果是1,*a是第一个字符。

strlen(a)结果是10,它内部实现是用一个循环计算字符的长度,直到“\0”为止。

第2个例子:

char a[100]="0123456789";

sizeof(a)结果为100,a表示在内存中预分配的大小。

strlen(a)结果还是10,它内部实现是用一个循环计算字符的长度,直到“\0”为止。

第3个例子:

char a[]="0123456789";

sizeof(a)结果为11,a是数组计算到“\0”位置,因此是(10+1)。

strlen(a)结果还是10,它内部实现是用一个循环计算字符的长度,直到“\0”为止。

第4个例子:

int  a[100]="0123456789";

sizeof(a)结果为400,a表示在内存中预分配的大小,100*4。

strlen(a)错误,strlen的参数只能是char*,且必须是以“\0”结尾的。

答案:

(1)sizeof操作符的结果类型是size_t,它在头文件中的typedef为unsigned int类型。该类型保证能容纳实现所建立的最大对象的字节大小。

(2)sizeof是运算符,strlen是函数。

(3)sizeof可以用类型做参数,strlen只能用char*做参数,且必须是以“\0”结尾的。sizeof还可以用函数做参数,结果与函数返回值的类型一致。

(4)数组做sizeof的参数不退化,传递给strlen就退化为指针。

(5)strlen的结果要运行时才能计算出来,用来计算字符串的长度,而不是类型占内存的大小。

(6)sizeof计算结构变量的大小就必须讨论数据对齐问题(C++处理数据时经常把结构变量中的成员的大小按照4或8的倍数计算)。

(7)sizeof操作符不能用于函数类型、不完全类型或位字段。不完全类型指具有未知存储大小数据的数据类型,如:未知存储大小的数组类型、未知内容的结构或联合类型、void类型等。

8、以下代码的输出结果是多少?

1char var[10]
2int test (char var[])
3{
4    return sizeof(var);
5}

解析:数组作为参数传递,传递的是一个首地址,等价于*var,已退化成一个指针了,所以大小是4。

答案

4

9、一个空类占多少空间?多重继承的空类呢?

解析:我们用程序来实现一个空类和多重继承的空类,看看它们的大小是多少。代码如下:

01#include<iostream>
02using namespace std;
03 
04class A1
05{
06};
07 
08class A2
09{
10};
11 
12class B : public A1
13{
14};
15 
16class C : public virtual B
17{
18};
19 
20class D : public A1,public A2
21{
22};
23 
24int main ()
25{
26    cout <<"sizeof(A1):" << sizeof(A1) << endl;
27    cout <<"sizeof(B):" << sizeof(B) << endl;
28    cout <<"sizeof(C):" << sizeof(C) << endl;
29    cout <<"sizeof(D):" << sizeof(D) << endl;
30 
31    return 0;
32}
33  

以上答案分别是1,1,4,1。这说明空类所占空间为 1,单一继承的空类空间也是 1,多重继承的空类空间还是 1,但是虚继承涉及虚表(虚指针),所以大小为 4。

答案:

一个空类占空间为 1 ,多重继承的空类所占空间还是 1,但虚继承的为 4。

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