C++——八股文

‌2024年C++笔试面试题‌涵盖了多个方面，包括基础知识、设计模式、进程通信、内存管理、多态实现等。以下是一些常见的面试题目及其解答：
基础知识

1‌、C++和C的区别‌：

1. C++是面向对象的语言，而C是面向过程的语言。
2. C++引入了new/delete运算符，取代了C中的malloc/free库函数。
3. C++引入了引用的概念，而C中没有。
4. C++引入了类的概念，而C中没有。
5. C++支持函数重载，而C中没有这一特性‌。

2‌、static关键字的作用‌：

修饰局部变量时，使得该变量在静态存储区分配内存，生命周期与程序相同，作用域为局部作用域。
修饰全局变量时，使得该变量在静态存储区分配内存，在声明该变量的整个文件中都是可见的。
修饰函数时，使得该函数在声明该函数的整个文件中都是可见的，从而避免同名的函数冲突。
修饰成员变量时，所有的对象都只维持一份拷贝，实现不同对象间的数据共享‌。

3、进程和线程的区别‌：

‌进程‌：是操作系统分配资源和调度的独立单位，拥有自己的地址空间和系统资源。进程间相互独立，稳定性较高。
‌线程‌：是进程内部的执行单元，共享属于相同进程的资源，创建和切换成本较低，但一个线程的失败可能影响同进程的其他线程‌2。

4、设计模式

‌工厂设计模式‌：
‌定义‌：定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类，对象的创建统一交由工厂去生产，具有良好的封装性，既做到了解耦，也保证了最少知识原则。
‌分类‌：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式‌3。

5、内存管理

共享内存的安全性‌：
共享内存本身没有内建安全措施，需要通过互斥锁或信号量来同步对共享内存的访问。
实施访问控制，限制哪些进程可以访问共享内存。
定期检查和清理，避免僵尸进程造成的资源泄露‌2。

6、多态实现方式

‌多态的实现方式‌：

‌虚函数‌：通过基类中的虚函数实现多态。派生类通过重写基类的虚函数来改变函数的行为。

‌抽象类‌：包含至少一个纯虚函数的类称为抽象类。派生类必须实现基类的纯虚函数才能进行实例化‌。

7、指针与引用：

什么是指针？什么是引用？它们有什么区别？
  如何避免野指针？

8、内存管理：

C++中有哪些内存分配方式？

解释new和delete的作用。

std::unique_ptr和std::shared_ptr的区别是什么？

9、类与对象：

构造函数和析构函数的用法。

静态成员变量和静态成员函数的作用。

成员函数、友元函数和全局函数的区别。

10、继承与多态：

虚函数是如何实现的？

什么是虚表（vtable）？它是如何工作的？

纯虚函数与抽象类的概念。

菱形继承问题及解决方法。

11、模板：

函数模板与类模板的区别。

模板特化是什么？

12、异常处理：

异常处理的基本语法。

栈展开（stack unwinding）过程。

异常安全编程的原则。

13、标准库：

std::vector、std::list等容器的使用场景。

迭代器失效的情况。

std::algorithm中的常用算法。

14、并发与线程：

std::thread的基本使用。

互斥锁（mutex）与条件变量（condition variable）

std::atomic的使用。

15、数据结构与算法

链表操作：
        反转一个单链表。
        删除链表中的重复节点。
        实现LRU缓存机制。
    树结构：
        二叉搜索树的插入与删除。
        平衡二叉树（如AVL树）的旋转操作。
        二叉树的遍历（前序、中序、后序）。
    图算法：
        Dijkstra最短路径算法。
        Floyd-Warshall算法求解所有顶点对之间的最短路径。
        图的深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。
    排序算法：
        快速排序、归并排序、堆排序的实现。
        排序算法的时间复杂度分析。

16、动态规则

最长公共子序列（LCS）问题。

背包问题（Knapsack Problem）。