1.变量的声明与定义
声明：int x; //告诉编译器这个变量的类型和名称
定义：int x = 0; //告诉编译器这个变量的类型和名称，为该变量分配内存空间，并初始化该变量
主要区别在于是否为变量分配内存空间
2.extern关键字
用法一：在声明时修饰函数或变量，表明该函数或变量定义其他文件中，告诉编译器去其他文件中寻找函数或变量的定义。
extern int a;
extern void func();
当一个变量要在多个文件中使用时，只需在一个文件中定义该变量，然后再其他文件中使用extern声明这个变量。
用法二：extern "C"
C++会对函数名进行名称修饰(Name Mangling)，以便支持函数重载和命名空间等特性。
也就是说，编译器会在编译函数的过程中将函数的参数类型也加到函数名后面。
但是C语言不支持函数重载，编译时不会加上函数的参数类型，一般只有函数名。
所以当我们要在C++中调用C语言的代码时，不能直接按照C++的规则进行名称修饰。
所以可以在前面加上extern "C" ，表明这一段是C语言代码，按照C语言的规则编译。
Example:
C++中直接使用C代码：
// myfunc.cpp
#include <stdio.h>
extern "C" {
void myFunc() {
printf("Hello from myFunc!\n");
}
}C++中调用C语言头文件：
// main.cpp
#include <iostream>
extern "C" {
#include "mylib.h"
}
int main() {
myFunc();
std::cout << "myVar = " << myVar << std::endl;
return 0;
}3.内存类型
栈内存（Stack Memory）：栈内存是由编译器自动分配和释放的，用于存储局部变量和函数参数等数据。栈内存的大小是固定的，通常比堆内存小，且分配和释放速度较快。当函数执行完毕时，栈内存中的数据会自动被销毁。
堆内存（Heap Memory）：堆内存是由程序员手动分配和释放的，用于存储动态分配的数据。堆内存的大小是不固定的，可以根据需要进行动态调整，但分配和释放速度较慢。需要注意的是，堆内存中的数据需要手动释放，否则会导致内存泄漏。
全局内存（Global Memory）：全局内存是由编译器自动分配和释放的，用于存储全局变量和静态变量等数据。全局内存的大小是固定的，程序运行期间始终存在，直到程序结束才会被释放。
常量内存（Constant Memory）：常量内存是用于存储常量数据的内存区域，通常包括字符串常量、枚举常量和const修饰的变量等。常量内存的大小是固定的，程序运行期间始终存在，直到程序结束才会被释放。
关于内存类型，还会涉及到自由存储区
自由存储区是一个抽象的概念，指的是C++中通过new()和delete()动态分配和释放的内存区域。
C++编译器默认使用堆来实现自由存储区，但是自由存储区不等价于堆。
堆是操作系统维护的一块动态分配内存，通过malloc()和free()来分配和释放。
4.C++程序编译的过程：
- 预处理：C++编译器会先对源代码进行预处理，将所有的#include指令替换为对应的头文件内容，宏定义替换为对应的文本等。
- 编译：编译器将预处理后的源代码翻译成汇编代码，这个过程包括词法分析、语法分析、语义分析等步骤。
- 汇编：汇编器将汇编代码转换为机器码，这个过程包括生成目标文件、符号解析、重定位等步骤。
- 链接：连接器将目标文件和库文件链接在一起，生成可执行文件。这个过程包括符号解析、重定位等步骤。
编译过程中生成的文件流程图：
5. malloc和new的区别
语法：C语言中使用malloc函数动态分配内存，而C++中使用new运算符动态分配内存
参数：malloc函数只接受一个参数，即要分配的内存大小，而new运算符可以接受一个参数（分配单个对象内存）或多个参数（分配数组内存）
eg: Person* arr = new Person[size] { {"Tom", 20}, {"Jerry", 18}, {"Alice", 22} };
返回值：malloc函数返回void*类型的指针，需要进行强制类型转换才能使用；new运算符返回分配的对象类型的指针，不需要进行强制类型转换
内存初始化：malloc函数分配的内存不会被初始化，而new运算符分配的内存会被初始化为默认值（0或空指针）或用户指定的值
异常处理：malloc函数在分配内存失败时返回空指针，new运算符在分配内存失败时会抛出std::bad_alloc异常
6.计算机内部存储负数的方式
最常用的方式是二进制补码表示法。
在二进制补码表示法中，最高位（即最左边的位）为符号位，0表示正数，1表示负数。
例如，十进制数-42的8位二进制表示为11010110。
其计算方法为，先用原码表示-42，即将42的二进制(00101010)表示取反，得到11010101，然后将结果加1，得到11010110，这就是-42的二进制补码表示。
7.计算机内部存储浮点数的方式
计算机内部存储浮点数的方式是采用IEEE 754标准。
在IEEE 754标准中，一个浮点数由三个部分组成：符号位、指数和尾数。
IEEE 754标准定义了两种浮点数表示方式：单精度浮点数（4个字节）和双精度浮点数（8个字节）。
在单精度浮点数中，第1位为符号位，接下来的8位为指数部分，最后的23位为尾数部分。
在双精度浮点数中，第1位为符号位，接下来的11位为指数部分，最后的52位为尾数部分。
对于指数部分，IEEE 754标准采用了偏移值的表示方法。具体来说，指数部分的实际值等于指数字段的值减去一个偏移值。
在单精度浮点数中，偏移值为127，在双精度浮点数中，偏移值为1023。
对于尾数部分，IEEE 754标准采用了规格化和非规格化的表示方法。
规格化的尾数部分表示的是一个范围在1到2之间的实数，非规格化的尾数部分表示的是一个范围在0到1之间的实数。
举例：单精度浮点数
例如，我们要存储十进制数-3.25，其二进制表示为-11.01（整数部分除2取余再翻转，小数部分乘2取整）
根据IEEE 754标准，我们需要将其转换为科学计数法的形式，即-1.101 x 2^1。
其中，符号位为1，指数部分为1+127=128（偏移值为127），尾数部分为10100000000000000000000。
将这三部分按照规定的格式组合起来，就可以得到单精度浮点数的二进制表示：1 10000000 10100000000000000000000。其中，第1位为符号位，接下来的8位为指数部分，最后的23位为尾数部分。
8.内存泄漏
内存泄漏是指程序在运行过程中申请的内存空间没有被及时释放，导致系统中的可用内存不断减少，最终可能导致系统崩溃或性能下降的问题。
以下是一些常用的方法：
- 使用内存分配和释放函数时要小心，确保申请的内存空间在不需要时及时释放。
- 避免使用全局变量，因为全局变量的生命周期很长，容易导致内存泄漏。
- 使用智能指针和垃圾回收机制来管理内存，这样可以自动释放不再使用的内存空间。
- 使用静态分析工具来检测潜在的内存泄漏问题。
- 对于C++等语言，可以使用RAII技术，即在对象的构造函数中申请内存，在析构函数中释放内存，从而确保内存的正确释放。
- 在对指针赋值前，要考虑是否释放指针原先指向的内存。
9.volatil关键字
用于告诉编译器一个变量可能会被意外地修改。
它的作用是防止编译器对变量的优化，保证程序的正确性。
当一个变量被声明为volatile时，编译器将不会对该变量进行优化，例如，不会将该变量的值缓存到CPU寄存器中。这是因为该变量的值可能会被其他线程或硬件设备修改，如果编译器对该变量进行了优化，就可能导致程序出错。
10. final关键字
用于修饰类、成员函数和虚函数。它的作用是禁止继承、重载和覆盖。
当一个类被声明为final时，它不能被其他类继承。
当一个成员函数被声明为final时，它不能被子类重载或覆盖。
当一个虚函数被声明为final时，它不能被子类覆盖。
当一个变量被声明为final时，它只能赋一次值。
当一个引用变量被声明为final时，它只能赋一次值，并且它只能永远指向该对象，无法指向其他对象。虽然final的引用指向对象A后，不能再重新指向对象B，但是对象A内部的数据可以被修改。
final修饰的实例变量一般添加 static修饰。static final联合修饰的变量称为常量。
11.多态
静态多态和动态多态都是面向对象编程中的概念，它们都涉及到多态性的实现。
静态多态是指在编译时就能够确定调用的函数，也称为编译时多态。它是通过函数重载和运算符重载实现的，编译器会根据参数的类型和数量来决定调用哪个函数或运算符。静态多态的优点是效率高，因为编译器能够在编译时确定函数调用，不需要在运行时进行类型检查。
动态多态是指在运行时才能够确定调用的函数，也称为运行时多态。
它允许同一个函数名在不同的对象中具有不同的行为。多态的实现原理是通过虚函数来实现的。
在C++中，通过在函数声明前面添加关键字virtual来将函数声明为虚函数。当一个类中的函数被声明为虚函数时，它可以被子类重写。
使用虚函数可以使程序更加灵活，可以根据不同的对象类型调用不同的函数实现。
编译器会在基类中为虚函数生成一个虚函数表，派生类会继承这个虚函数表并重写其中的虚函数。虚函数的实现依赖于虚函数表，每个对象都有一个指向虚函数表的指针，通过该指针可以在运行时确定应该调用哪个函数。
通过基类指针或引用调用虚函数（普通变量不会调用虚函数）。在运行时，虚函数会根据对象的实际类型来调用相应的函数，从而实现多态。
#include <iostream>
using namespace std;
class Animal {
public:
virtual void speak() {
cout << "This is an animal speaking." << endl;
}
};
class Cat : public Animal {
public:
void speak() {
cout << "Meow!" << endl;
}
};
class Dog : public Animal {
public:
void speak() {
cout << "Woof!" << endl;
}
};
int main() {
Animal* animal1 = new Cat();
Animal* animal2 = new Dog();
animal1->speak();// it will print "Meow!"
animal2->speak();// it will print "Woof!"
return 0;
}
12.引用和指针的区别
- 指针可以为空，而引用不能。指针可以指向空值，即nullptr，而引用必须引用一个有效的对象。
- 指针可以进行算术运算，而引用不能。指针可以进行加、减等运算，而引用是引用的变量值加一。
- 指针是一个实体，需要分配内存空间。引用只是变量的别名，不需要分配内存空间。
- 引用在定义的时候必须进行初始化，并且不能够改变。指针在定义的时候不一定要初始化，并且可以被重新赋值。
- 有多级指针，但是没有多级引用，只能有一级引用。
- sizeof 引用得到的是所指向的变量（对象）的大小，而sizeof 指针得到的是指针本身的大小。
- 引用在内部实现上是一个指针，但是它在使用时，像一个变量一样使用。这使得使用引用更加方便和直观。
- 作为参数时也不同，传指针的实质是传值，传递的值是指针的地址；传引用的实质是传地址，传递的是变量的地址。
13.函数重写和重载的区别
函数重写（Overriding）：在继承关系中，子类可以对父类的某个方法进行重写，以满足自己的需求。子类重写父类的方法时，方法名、参数列表和返回值类型必须与父类的方法相同，但是方法体可以不同。在运行时，如果调用的是子类对象的该方法，那么就会执行子类中的方法体，而不是父类中的方法体。
在C++中，如果想要在派生类中重写基类的函数，通常需要在基类的函数声明中添加virtual关键字，这样才能实现运行时多态。如果基类函数没有使用virtual关键字，那么在派生类中重写该函数只会隐藏基类的同名函数，而不会实现多态。
函数重载（Overloading）：在同一个类中，可以定义多个同名的方法，但是它们的参数列表必须不同。参数列表可以包括参数的类型、个数、顺序等。在调用该方法时，编译器会根据传入的参数类型和数量来选择合适的方法进行调用。
总的来说，函数重写是子类对父类某个方法的重新实现，而函数重载是同一个类中对同名方法的多次定义。
14.面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称 OOP）具有以下三大特征：
1) 封装（Encapsulation）：
- 封装是将数据和操作数据的方法（即类的成员变量和方法）组合在一起，形成一个称为类的实体。
- 封装隐藏了数据的具体实现细节，只提供公共接口供外部访问和操作数据，也增加了对数据和方法的访问控制(private, protected, public)
- 通过封装，可以实现数据的安全性和灵活性，使得代码更加模块化和可维护。
2) 继承（Inheritance）：
- 继承是指一个类（称为子类或派生类）可以从另一个类（称为父类或基类）继承属性和方法。
- 继承使得子类可以重用父类的代码，避免了重复编写相同的代码。
- 子类可以扩展或修改从父类继承的属性和方法，也可以添加自己特有的属性和方法。
- 继承提供了代码的层次化组织，使得代码更加可扩展和可维护。
3) 多态（Polymorphism）：
- 多态是指同一个方法名可以在不同的对象上具有不同的实现方式。
- 多态通过方法的重写和方法的重载实现。
- 方法的重写（Override）指子类重写父类的方法，使得子类对象调用该方法时执行子类的实现逻辑。
- 方法的重载（Overload）指在同一个类中定义多个方法，它们具有相同的方法名但不同的参数列表。
- 多态提高了代码的灵活性和可扩展性，使得同一段代码可以适用于不同类型的对象。
15.空类
在 C++ 中，空类（Empty Class）指的是没有显式声明任何成员变量或成员函数的类。它是一种最简单的类定义形式，没有任何数据成员或成员函数的定义。空类可以用于一些特定的编程场景，例如作为基类或占位符。
下面是一个示例，展示了一个空类的定义：
```cpp
class EmptyClass {
// Empty class with no member variables or member functions
};
```
在这个示例中，`EmptyClass` 是一个空类，没有任何成员变量或成员函数的定义。
空类的主要用途之一是作为基类，用于派生其他类。通过继承空类，子类可以继承空类的特性，并添加自己的成员变量和成员函数。这种用法在实现多态和组织代码结构时很常见。
另外，空类也可以用作占位符，作为一种标记或占位的作用。例如，在某些设计模式中，可以使用空类作为标记类来表示某个特定的概念或行为。
需要注意的是，即使是空类，编译器在没有显式定义成员函数时，仍会为其生一些默认的成员函数。这些默认生成的成员函数包括：
1. 默认构造函数（Default Constructor）：
- 默认构造函数是没有参数的构造函数。
- 如果你没有显式定义任何构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。
- 默认构造函数用于创建类的对象，并初始化其成员变量。
2. 默认析构函数（Default Destructor）：
- 默认析构函数没有参数。
- 如果你没有显式定义任何析构函数，编译器会自动生成一个默认析构函数。
- 默认析构函数用于在对象被销毁时清理资源。
3. 默认拷贝构造函数（Default Copy Constructor）：
- 默认拷贝构造函数用于创建一个新对象，并将其初始化为另一个同类型对象的副本。
- 如果你没有显式定义任何拷贝构造函数，编译器会自动生成一个默认拷贝构造函数。
- 默认拷贝构造函数执行逐个成员变量的复制。
4. 默认赋值运算符（Default Assignment Operator）：
- 默认赋值运算符用于将一个对象的值赋给另一个同类型的对象。
- 如果你没有显式定义任何赋值运算符，编译器会自动生成一个默认赋值运算符。
- 默认赋值运算符执行逐个成员变量的赋值。
需要注意的是，只有当实际使用这些函数的时候，编译器才会去定义它们。
