C++后端岗位面试真题-灵析社区

题组I

1.请简述智能指针原理

智能指针是一种资源管理类，通过对原始指针进行封装，在资源管理对象进行析构时对指针指向的内存进行释放；通常使用引用计数方式进行管理

2.引用和指针有什么区别？

本质：引用是别名，指针是地址

具体的：

• 指针可以在运行时改变其所指向的值，引用一旦和某个对象绑定就不再改变

• 从内存上看，指针会分配内存区域，而引用不会，它仅仅是一个别名

• 在参数传递时，引⽤用会做类型检查，而指针不会

• 引用不能为空，指针可以为空

3.const 和 define 有什么区别？

本质：define只是字符串替换，const参与编译运行

具体的：

• define不会做类型检查，const拥有类型，会执行相应的类型检查

• define仅仅是宏替换，不占⽤用内存，⽽而const会占用内存

• const内存效率更高，编译器通常将const变量保存在符号表中，而不会分配存储空间，这使得它成为一个编译期间的常量，没有存储和读取的操作

4.define 和 inline 有什么区别？

本质：define只是字符串替换，inline由编译器控制

具体的：

• define只是简单的宏替换，通常会产生二义性；而inline会真正地编译到代码中

• inline函数是否展开由编译器决定，有时候当函数太大时，编译器可能选择不展开相应的函数

5. malloc 和 new 有什么区别？

1. malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。它们都可用于申请动态内存和释放内存。

2. 对于非内部数据类型的对象而言，光用maloc/free无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。

3. 因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

4. C++程序经常要调用C函数，而C程序只能用malloc/free管理动态内存。

5. new可以认为是malloc加构造函数的执行。new出来的指针是直接带类型信息的。而malloc返回的都是void指针。

6. C++ 中 static 关键字作用有哪些？

1. 隐藏：当同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性。

static可以用作函数和变量的前缀，对于函数来讲，static的作用仅限于隐藏.

2. static的第二个作用是保持变量内容的持久：存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。

共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和static变量，只不过和全局变量比起来，static可以控制变量的可见范围，说到底static还是用来隐藏的。虽然这种用法不常见

3. static的第三个作用是默认初始化为0（static变量）

4. C++中的作用

1）不能将静态成员函数定义为虚函数。

2）静态数据成员是静态存储的，所以必须对它进行初始化。（程序员手动初始化，否则编译时一般不会报错，但是在Link时会报错误）

3）静态数据成员在<定义或说明>时前面加关键字static。

7. C++ 中 const 关键字作用有哪些？

- 修饰变量
- 修饰成员函数，表示该成员函数不会修改成员变量

8. C++ 中成员函数能够同时用 static 和 const 进行修饰？

否，因为static表示该函数为静态成员函数，为类所有；而const是用于修饰成员函数的，两者相矛盾

9. C++ 中包含哪几种强制类型转换？他们有什么区别和联系？

- reinterpret_cast: 转换一个指针为其它类型的指针。它也允许从一个指针转换为整数类型,反之亦然. 这个操作符能够在非相关的类型之间转换. 操作结果只是简单的从一个指针到别的指针的值的二进制拷贝. 在类型之间指向的内容不做任何类型的检查和转换?

class A{};

class B{};

A* a = new A;

B* b = reinterpret_cast(a);

• static_cast: 允许执行任意的隐式转换和相反转换动作（即使它是不允许隐式的）,例如：应用到类的指针上, 意思是说它允许子类类型的指针转换为父类类型的指针(这是一个有效的隐式转换), 同时, 也能够执行相反动作: 转换父类为它的子类 class Base {};

class Derive:public Base{};

Base* a = new Base;

Derive *b = static_cast(a);*

*• dynamic_cast: 只用于对象的指针和引用. 当用于多态类型时，它允许任意的隐式类型转换以及相反过程. 不过，与static_cast不同，在后一种情况里（注：即隐式转换的相反过程）,dynamic_cast 会检查操作是否有效. 也就是说, 它会检查转换是否会返回一个被请求的有效的完整对象。检测在运行时进行. 如果被转换的指针不是一个被请求的有效完整的对象指针，返回值为NULL. 对于引用类型，会抛出bad_cast异常*

*• const_cast: 这个转换类型操纵传递对象的const属性，或者是设置或者是移除,例如：*

*class C{};*

*const C* a = new C;

C *b = const_cast(a);

10. 简述 C++ 虚函数作用及底层实现原理

要点是要答出虚函数表和虚函数表指针的作用。C++中虚函数使用虚函数表和虚函数表指针实现，虚函数表是一个类的虚函数的地址表，用于索引类本身以及父类的虚函数的地址，假如子类的虚函数重写了父类的虚函数，则对应在虚函数表中会把对应的虚函数替换为子类的虚函数的地址；虚函数表指针存在于每个对象中（通常出于效率考虑，会放在对象的开始地址处），它指向对象所在类的虚函数表的地址；在多继承环境下，会存在多个虚函数表指针，分别指向对应不同基类的虚函数表。

11. 一个对象访问普通成员函数和虚函数哪个更快？

访问普通成员函数更快，因为普通成员函数的地址在编译阶段就已确定，因此在访问时直接调用对应地址的函数，而虚函数在调用时，需要首先在虚函数表中寻找虚函数所在地址，因此相比普通成员函数速度要慢一些

题组II

1. 在什么情况下，析构函数需要是虚函数？

若存在类继承关系并且析构函数中需要析构某些资源时，析构函数需要是虚函数，否则当使用父类指针指向子类对象，在delete时只会调用父类的析构函数，而不能调用子类的析构函数，造成内存泄露等问题

2. 基类的析构函数不是虚函数，会带来什么问题？

派生类的析构函数用不上，会造成资源的泄漏。

3. 内联函数、构造函数、静态成员函数可以是虚函数吗？

都不可以。内联函数需要在编译阶段展开，而虚函数是运行时动态绑定的，编译时无法展开；构造函数在进行调用时还不存在父类和子类的概念，父类只会调用父类的构造函数，子类调用子类的，因此不存在动态绑定的概念；静态成员函数是以类为单位的函数，与具体对象无关，虚函数是与对象动态绑定的，因此是两个不冲突的概念；

4. 构造函数中可以调用虚函数吗？

可以，但是没有动态绑定的效果，父类构造函数中调用的仍然是父类版本的函数，子类中调用的仍然是子类版本的函数

5. 简述 C++ 中虚继承的作用及底层实现原理？

虚继承用于解决多继承条件下的菱形继承问题，底层实现原理与编译器相关，一般通过虚基类指针实现，即各对象中只保存一份父类的对象，多继承时通过虚基类指针引用该公共对象，从而避免菱形继承中的二义性问题。

6. new、delete、malloc、free 之间的关系？

malloc 和 free 都是 C/C++ 语言的标准库函数，new/delete 是 C++ 的运算符。

new 调用构造函数，delete 会调用对象的析构函数，而 free 只会释放内存。

它们都可用于申请动态内存和释放内存。但对于非内部数据类型的对象而言，光用 malloc/free 无法满足动态对象的要求。对象在创建的同时要自动执行构造函数，对象在消亡之前要自动执行析构函数。由于 malloc/free 是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加给 malloc/free。因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符 delete。注意：new/delete 不是库函数。

7. delete 和delete [] 的区别

delete 只会调用一次析构函数，而 delete[] 会调用每一个成员函数的析构函数。

8. 子类析构时要调用父类的析构函数吗？

析构函数调用的次序是先派生类的析构后基类的析构，也就是说在基类的的析构调用的时候,派生类的信息已经全部销毁了。定义一个对象时先调用基类的构造函数、然后调用派生类的构造函数；析构的时候恰好相反：先调用派生类的析构函数、然后调用基类的析构函数。

9. 什么是“引用”？申明和使用“引用”要注意哪些问题？

引用就是某个目标变量的“别名”，对应用的操作与变量直接操作效果完全相同。声明一个引用的时候，切记要对其进行初始化。引用声明完毕后，相当于目标变量名有两个名称，即该目标原名称和引用名，不能再把该引用名作为其他变量名的别名。声明一个引用，不是新定义了一个变量，它只表示该引用名是目标变量名的一个别名，它本身不是一种数据类型，因为该引用本身不占存储单元，系统也不给引用分配存储单元。不能建立数组的引用。

10.结构与联合有何区别？

(1). 结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合中只存放了一个被选中的成员（所有成员共用一块地址空间）, 而结构的所有成员都存在（不同成员的存放地址不同）。

(2). 对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的。

11. 重载（overload）和重写（override，有的书也叫做“覆盖”）的区别？

从定义上来说：

重载：是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。

重写：是指子类重新定义父类虚函数的方法。

从实现原理上来说：

重载：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称做修饰，然后这些同名函数就成了不同的函数（至少对于编译器来说是这样的）。如，有两个同名函数：function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的：int_func、str_func。对于这两个函数的调用，在编译器间就已经确定了，是静态的。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定）。

重写：当子类重新定义了父类的虚函数后，父类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态的调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的（调用的子类的虚函数的地址无法给出）。因此，这样的函数地址是在运行期绑定的（晚绑定）。

题组 Ⅲ

1. C++ 是不是类型安全的？

不是。两个不同类型的指针之间可以强制转换（用reinterpret cast)。C#是类型安全的。

2. main 函数执行之前，还会执行什么代码？

全局对象的构造函数会在main函数之前执行。

3. 描述内存分配方式以及它们的区别？

1）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static 变量。

2）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。

3）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活，但问题也最多。

4. 分别写出 bool, int, float, 指针类型的变量 a 与“零”的比较语句。

1. bool : if(!a) or if(a)

2. int : if(a == 0)

3. float : const EXPRESSION EXP = 0.000001

4. if (a < EXP && a >-EXP)

5. pointer : if(a != NULL) or if(a == NULL)

5. 请说出 const 与 #define 相比，有何优点？

const作用：定义常量、修饰函数参数、修饰函数返回值三个作用。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。

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。而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。

2）有些集成化的调试工具可以对const 常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。

6. 引用与指针有什么区别

引用必须被初始化，指针不必。
引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象。
不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针。

7. 全局变量和局部变量有什么区别？是怎么实现的？操作系统和编译器是怎么知道的？

生命周期不同：

全局变量随主程序创建和创建，随主程序销毁而销毁；局部变量在局部函数内部，甚至局部循环体等内部存在，退出就不存在；

使用方式不同：

据段并且在程序开始运行的时候被加载。局部变量则分配在堆栈里面。通过声明后全局变量程序的各个部分都可以用到；局部变量只能在局部使用；分配在栈区。

内存分配位置不同：

全局变量分配在全局数

8. 类对象的大小受哪些因素影响？

类的非静态成员变量大小，静态成员不占据类的空间，成员函数也不占据类的空间大小；

内存对齐另外分配的空间大小，类内的数据也是需要进行内存对齐操作的；

虚函数的话，会在类对象插入vptr指针，加上指针大小；

当该该类是某类的派生类，那么派生类继承的基类部分的数据成员也会存在在派生类中的空间中，也会对派生类进行扩展。

9. C++ 堆和栈的区别？

1)堆存放动态分配的对象——即那些在程序运行时动态分配的对象，比如 new 出来的对象，其生存期由程序控制；

2)栈用来保存定义在函数内的非static对象，如局部变量，仅在其定义的程序块运行时才存在；

3)静态内存用来保存static对象，类static数据成员以及定义在任何函数外部的变量，static对象在使用之前分配，程序结束时销毁；

4)栈和静态内存的对象由编译器自动创建和销毁。

10. 堆和自由存储区的区别？

总的来说，堆是C语言和操作系统的术语，是操作系统维护的一块动态分配内存；自由存储是C++中通过new与delete动态分配和释放对象的抽象概念。他们并不是完全一样。

从技术上来说，堆（heap）是C语言和操作系统的术语。堆是操作系统所维护的一块特殊内存，它提供了动态分配的功能，当运行程序调用malloc()时就会从中分配，稍后调用free可把内存交还。而自由存储是C++中通过new和delete动态分配和释放对象的抽象概念，通过new来申请的内存区域可称为自由存储区。基本上，所有的C++编译器默认使用堆来实现自由存储，也即是缺省的全局运算符new和delete也许会按照malloc和free的方式来被实现，这时藉由new运算符分配的对象，说它在堆上也对，说它在自由存储区上也正确。

11. 什么是内存泄漏？面对内存泄漏和指针越界，你有哪些方法？你通常采用哪些方法来避免和减少这类错误？

用动态存储分配函数动态开辟的空间，在使用完毕后未释放，结果导致一直占据该内存单元即为内存泄露。

1). 使用的时候要记得指针的长度.

2). malloc的时候得确定在那里free.

3). 对指针赋值的时候应该注意被赋值指针需要不需要释放.

4). 动态分配内存的指针最好不要再次赋值.

5). 在C++中应该优先考虑使用智能指针.

题组 Ⅳ

1. C++ 中的指针参数传递和引用参数传递

指针参数传递本质上是值传递，它所传递的是一个地址值。值传递过程中，被调函数的形式参数作为被调函数的局部变量处理，会在栈中开辟内存空间以存放由主调函数传递进来的实参值，从而形成了实参的一个副本（替身）。值传递的特点是，被调函数对形式参数的任何操作都是作为局部变量进行的，不会影响主调函数的实参变量的值（形参指针变了，实参指针不会变）。

引用参数传递过程中，被调函数的形式参数也作为局部变量在栈中开辟了内存空间，但是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参（本体）的任何操作都被处理成间接寻址，即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量（根据别名找到主调函数中的本体）。因此，被调函数对形参的任何操作都会影响主调函数中的实参变量。

引用传递和指针传递是不同的，虽然他们都是在被调函数栈空间上的一个局部变量，但是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而对于指针传递的参数，如果改变被调函数中的指针地址，它将应用不到主调函数的相关变量。如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量（地址），那就得使用指向指针的指针或者指针引用。

从编译的角度来讲，程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上，符号表中记录的是变量名及变量所对应地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值，而引用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值（与实参名字不同，地址相同）。符号表生成之后就不会再改，因此指针可以改变其指向的对象（指针变量中的值可以改），而引用对象则不能修改。

2. 形参与实参的区别？

形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只有在函数内部有效。函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参变量。

实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须具有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值，输入等办法使实参获得确定值，会产生一个临时变量。

实参和形参在数量上，类型上，顺序上应严格一致，否则会发生“类型不匹配”的错误。

函数调用中发生的数据传送是单向的。即只能把实参的值传送给形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。因此在函数调用过程中，形参的值发生改变，而实参中的值不会变化。

当形参和实参不是指针类型时，在该函数运行时，形参和实参是不同的变量，他们在内存中位于不同的位置，形参将实参的内容复制一份，在该函数运行结束的时候形参被释放，而实参内容不会改变。

值传递：有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程，如果值传递的对象是类对象或是大的结构体对象，将耗费一定的时间和空间。（传值）

指针传递：同样有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程，但拷贝的数据是一个固定为4字节的地址。（传值，传递的是地址值）

引用传递：同样有上述的数据拷贝过程，但其是针对地址的，相当于为该数据所在的地址起了一个别名。（传地址）

效率上讲，指针传递和引用传递比值传递效率高。一般主张使用引用传递，代码逻辑上更加紧凑、清晰。

3. int fun() 和 int fun(void) 的区别?

这里考察的是c 中的默认类型机制。

在c中，int fun() 会解读为返回值为int(即使前面没有int，也是如此，但是在c++中如果没有返回类型将报错)，输入类型和个数没有限制，而int fun(void)则限制输入类型为一个void。在c++下，这两种情况都会解读为返回int类型，输入void类型。

4. C语言 struct 和 C++ struct 区别

C语言中：struct是用户自定义数据类型（UDT）；

C++中struct是抽象数据类型（ADT），支持成员函数的定义，（C++中的struct能继承，能实现多态）。

C中struct是没有权限的设置的，且struct中只能是一些变量的集合体，可以封装数据却不可以隐藏数据，而且成员不可以是函数。

C++中，struct的成员默认访问说明符为public（为了与C兼容），class中的默认访问限定符为private，struct增加了访问权限，且可以和类一样有成员函数。

struct作为类的一种特例是用来自定义数据结构的。一个结构标记声明后，在C中必须在结构标记前加上struct，才能做结构类型名

5. const 有什么用途？

1).定义只读变量，或者常量（只读变量和常量的区别参考下面一条）;

2).修饰函数的参数和函数的返回值;

3).修饰函数的定义体，这里的函数为类的成员函数，被const修饰的成员函数代表不能修改成员变量的值

6. 什么是类的继承？

类与类之间的关系

has-A包含关系，用以描述一个类由多个部件类构成，实现has-A关系用类的成员属性表示，即一个类的成员属性是另一个已经定义好的类；

use-A，一个类使用另一个类，通过类之间的成员函数相互联系，定义友元或者通过传递参数的方式来实现；

is-A，继承关系，关系具有传递性；

7. STL 迭代器如何实现

迭代器是一种抽象的设计理念，通过迭代器可以在不了解容器内部原理的情况下遍历容器，除此之外，STL中迭代器一个最重要的作用就是作为容器与STL算法的粘合剂。

迭代器的作用就是提供一个遍历容器内部所有元素的接口，因此迭代器内部必须保存一个与容器相关联的指针，然后重载各种运算操作来遍历，其中最重要的是*运算符与->运算符，以及++、--等可能需要重载的运算符重载。这和C++中的智能指针很像，智能指针也是将一个指针封装，然后通过引用计数或是其他方法完成自动释放内存的功能。

最常用的迭代器的相应型别有五种：value type、difference type、pointer、reference、iterator catagoly;

8. STL 中 list 与 queue 之间的区别？

list不再能够像vector一样以普通指针作为迭代器，因为其节点不保证在存储空间中连续存在；

list插入操作和结合才做都不会造成原有的list迭代器失效;

list不仅是一个双向链表，而且还是一个环状双向链表，所以它只需要一个指针；

list不像vector那样有可能在空间不足时做重新配置、数据移动的操作，所以插入前的所有迭代器在插入操作之后都仍然有效；

deque是一种双向开口的连续线性空间，所谓双向开口，意思是可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作；可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作；

deque和vector最大的差异，一在于deque允许常数时间内对起头端进行元素的插入或移除操作，二在于deque没有所谓容量概念，因为它是动态地以分段连续空间组合而成，随时可以增加一段新的空间并链接起来，deque没有所谓的空间保留功能。

9. 野指针是什么？如何检测内存泄漏？

野指针：指向内存被释放的内存或者没有访问权限的内存的指针。

“野指针”的成因主要有3种：

指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。例如

char *p = NULL;

char *str = new char(100);

指针p被free或者delete之后，没有置为NULL；

指针操作超越了变量的作用范围。

10. 如何避免野指针？

对指针进行初始化

①将指针初始化为NULL。

char * p = NULL;

②用malloc分配内存

char * p = (char * )malloc(sizeof(char));

③用已有合法的可访问的内存地址对指针初始化

char num[ 30] = {0};

char *p = num;

指针用完后释放内存，将指针赋NULL。

delete(p);

p = NULL;