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C++ 面试中常见的问题涵盖了语言基础、面向对象编程、内存管理、STL(标准模板库)、并发编程、设计模式等。以下是一些常见的 C++ 面试问题及其详细答案总结:
1. C++ 中的构造函数和析构函数是什么?有什么作用?
- 构造函数 是一个特殊的成员函数,当创建对象时自动调用,用于初始化对象。其名称与类名相同,没有返回类型。
- 析构函数 是在对象被销毁时自动调用的特殊成员函数,负责释放对象占用的资源。其名称是类名前加一个波浪符号(~),也没有返回类型。
- 作用:构造函数初始化对象,析构函数清理和释放资源。
2. 深拷贝和浅拷贝的区别?
- 浅拷贝(Shallow Copy):复制对象时,只复制对象的地址,多个对象指向同一块内存区域。改变一个对象的内容会影响另一个对象。
- 深拷贝(Deep Copy):复制对象时,不仅复制对象本身,还会为该对象的指针成员分配新的内存,两个对象独立存在。
- 问题:如果使用浅拷贝,当对象释放时可能会发生“悬空指针”问题。
3. C++ 中的虚函数是什么?什么时候使用?
- 虚函数 是用
virtual
关键字修饰的成员函数,允许子类重写该函数,实现多态行为。 - 作用:通过基类的指针或引用调用子类的函数,保证调用的是子类的实现。
- 使用场景:当希望基类的函数在子类中有不同实现,且通过基类的指针或引用调用时。
4. 智能指针(Smart Pointer)是什么?有哪几种?
- 智能指针 是 C++11 引入的用于自动管理资源的对象,它能够自动释放内存,防止内存泄漏。
- 常见的智能指针有:
std::unique_ptr
:独占所有权,不能共享。std::shared_ptr
:共享所有权,通过引用计数管理对象的生命周期。std::weak_ptr
:与shared_ptr
配合使用,解决循环引用问题。
5. C++ 中的多态性(Polymorphism)是什么?
- 多态性 允许不同的对象以统一的方式进行接口调用。主要分为:
- 编译时多态(静态多态):通过函数重载和模板实现。
- 运行时多态(动态多态):通过继承和虚函数实现。
- 作用:提高代码的可扩展性和可维护性,减少重复代码。
6. C++ 中的虚表(Virtual Table)是什么?
- 虚表 是用于实现动态多态的机制。包含虚函数的类会有一个指向虚表的指针,虚表中记录了虚函数的地址。通过基类指针调用虚函数时,实际调用的是虚表中指向子类的函数。
- 性能影响:虚表引入了一次额外的指针查找,可能会影响性能,但通常影响较小。
7. RAII(Resource Acquisition Is Initialization)是什么?
- RAII 是一种管理资源的编程惯用法,在 C++ 中尤为常用。资源(如内存、文件句柄、锁等)的获取与对象的生命周期绑定,即通过对象的构造函数获取资源,通过析构函数释放资源。
- 作用:避免资源泄漏,确保资源在异常情况下也能够正确释放。
8. C++ 中的内存管理机制有哪些?
- C++ 提供手动和自动的内存管理方式:
- 手动内存管理:通过
new
和delete
进行动态内存分配和释放。 - 自动内存管理:通过智能指针(如
std::shared_ptr
、std::unique_ptr
)来自动管理内存的分配和释放,避免内存泄漏。
- 手动内存管理:通过
9. C++ 中的 STL 是什么?常见的容器有哪些?
- STL(Standard Template Library,标准模板库)是 C++ 的核心库,提供了许多常用的数据结构和算法。
- 常见的容器包括:
- 顺序容器:如
std::vector
(动态数组)、std::deque
(双端队列)、std::list
(双向链表)。 - 关联容器:如
std::map
(键值对存储)、std::set
(集合)。 - 无序容器:如
std::unordered_map
、std::unordered_set
,基于哈希表实现。
- 顺序容器:如
10. C++ 的左值和右值有什么区别?
- 左值(lvalue):指向某个内存位置,可以获取地址,通常是可变对象。
- 右值(rvalue):临时值,不能获取地址,通常是表达式的结果。
- C++11 引入了 右值引用(
T&&
),主要用于实现移动语义和完美转发,避免不必要的拷贝。
11. C++11 新特性有哪些?
- C++11 是 C++ 标准的一次重大更新,增加了许多新特性,包括但不限于:
- 智能指针(
std::shared_ptr
,std::unique_ptr
)。 - 右值引用 和 移动语义。
- lambda 表达式。
- 自动类型推导(
auto
)。 - 范围 for 循环。
- constexpr 修饰符。
- 线程库 和 原子操作。
- 智能指针(
12. C++ 中的并发编程如何实现?
- C++11 引入了 线程库,可以通过
std::thread
创建线程,使用std::mutex
进行互斥锁定,std::condition_variable
用于线程间的同步。 - 线程安全 是并发编程中的关键,使用锁(
std::lock_guard
,std::unique_lock
)保护共享数据,避免数据竞争。
13. C++ 中的模板是什么?什么是模板特化?
- 模板 是 C++ 提供的一种泛型编程机制,可以编写与数据类型无关的代码,如函数模板和类模板。
- 模板特化 允许为特定的数据类型提供特殊实现。分为:
- 全特化:针对特定类型提供完全不同的实现。
- 偏特化:针对某些模板参数提供部分不同的实现(仅类模板支持偏特化)。
14. C++ 的异常处理机制如何工作?
- C++ 的异常处理通过
try-catch
块实现,当抛出异常时,程序跳转到合适的catch
块中进行处理。如果异常未被捕获,程序将终止。 - 自定义异常类:可以继承自
std::exception
,并重写what()
方法,提供异常信息。
15. 解释 C++ 中的继承方式和访问控制?
-
继承方式:C++ 支持三种继承方式:
- public:基类的公共成员在派生类中仍然是公共的。
- protected:基类的公共和保护成员在派生类中是保护的。
- private:基类的所有成员在派生类中都是私有的。
-
访问控制:包括
public
、protected
和private
,分别表示公开访问、受保护访问和私有访问。
这些问题涵盖了 C++ 面试的核心知识点。面试者可以根据具体场景和个人经验进一步深入研究,并掌握这些概念在实际项目中的应用。