C++ 面试常见知识点整理：语法、内存与类机制

#include "" 和 <> 的区别

• #include <文件名>：包含标准库头文件，编译器按标准路径顺序搜索。
• #include "文件名"：包含用户自定义或项目内部头文件，优先在当前目录查找，其次才是标准路径。

指针是什么

指针保存的是变量地址。用 & 取地址，用 * 解引用。面试里如果只说'存地址'通常不够，最好顺手说明它和对象本身是两回事。

指针数组和数组指针

• 指针数组：数组里的每个元素都是指针。

// ptrArray 是一个包含 5 个元素的数组，每个元素都是 int* 类型
int *ptrArray[5]; 

• 数组指针：指向整个数组的指针。

// arrPtr 是一个指针，指向一个包含 5 个整数的数组
int (*arrPtr)[5]; 

引用是什么

引用可以理解成变量的别名。它必须在定义时初始化，绑定之后不能改指向谁。

int num = 10;
int &ref = num; // ref 是 num 的引用

它最常见的用途是做函数参数，这样既避免拷贝，又能直接改到实参。

指针和引用的区别

• 引用不能为空，指针可以为空。
• 引用使用起来像变量本身，指针通常要解引用。
• 引用必须初始化，指针可以后面再指向别处。

函数指针、指针函数及区别

• 函数指针：指向函数的指针变量，需要明确函数签名。

typedef void (*FuncPtr)(int);
void myFunction(int x) {}
int main() {
    FuncPtr ptr = &myFunction;
    ptr(10); // 调用函数
    return 0;
}

• 指针函数：返回值是指针的函数。

int add(int a, int b) { return a + b; }
int (*getAddFunctionPointer())(int, int) { return &add; }

常量指针和指针常量

• 常量指针 (int* const)：指针本身不能改，指向的值可以改。
• 指针常量 (const int*)：指向的值不能改，指针可以指向别处。

记法上我更习惯看 const 修饰谁，就把谁当成'不能变'的那一层。

智能指针的本质和实现原理

智能指针本质上是把资源管理包进对象里，靠 RAII 自动收尾。手动 delete 最怕异常路径漏掉释放，智能指针就是拿来补这个洞的。

实现上主要看所有权模型：

• std::shared_ptr：多个对象共享资源，引用计数归零时释放。
• std::unique_ptr：独占资源，只能移动，不能拷贝。
• std::weak_ptr：不增加引用计数，主要用来打破循环引用。

weak_ptr 是否有计数方式，在那分配空间

std::weak_ptr 本身不负责资源分配，也不直接持有对象所有权。它依赖 std::shared_ptr 管理的控制块，lock() 时再尝试拿到一个可用的 shared_ptr。对象已经销毁的话，返回的就是空指针。

#include <iostream>
#include <memory>
int main() {
    std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(42);
    std::weak_ptr<int> weak = shared;
    std::shared_ptr<int> locked = weak.lock();
    if (locked) {
        std::cout << "Value: " << *locked << std::endl;
    }
    return 0;
}

类型强制转换有哪几种

1. static_cast
2. const_cast
3. dynamic_cast
4. reinterpret_cast

函数参数传递：指针、引用和值传递

• 值传递：复制一份实参，函数里改了也不影响外面。
• 引用传递：形参是别名，函数内直接改原对象。
• 指针传递：传的是地址，解引用后才能改原对象。

进程间通信方式

管道、命名管道、消息队列、共享内存、信号量、套接字。

线程间通信方式

共享内存、互斥锁、条件变量。

对线程的理解，以及共享资源怎么处理

线程是操作系统调度的基本单位。多个线程共享资源时，重点不是'能不能访问'，而是'会不会同时改坏'。常见处理方式还是互斥锁，必要时再配合条件变量做等待和唤醒。

常用关键字含义及使用

• static：延长生命周期，或限制成员/函数的作用域。
• const：限制修改。
• sizeof：计算类型或变量占用字节数。
• final：禁止继承或重写。
• override：明确表示重写基类虚函数。
• virtual：支持动态绑定。
• volatile：提示编译器不要过度优化。
• explicit：禁止隐式转换。
• inline：建议内联展开。
• extern C：解决 C/C++ 混合编译链接问题。
• define vs typedef：宏替换和类型别名。

const 可以修饰哪些内容

变量、指针和引用、函数、类对象或类指针、函数返回值。

class 和 struct 的区别

主要差别只有默认访问权限和默认继承方式：

• class 默认是 private，默认私有继承。
• struct 默认是 public，默认公有继承。

struct 还留着，更多是历史包袱加上它在做纯数据载体时确实顺手。

二、标准库

什么是 STL

STL 是标准模板库，核心就是容器、算法、迭代器，再加上函数对象和适配器。它的价值不在'看起来高级'，而在于把常见数据结构和操作方式统一起来，少造轮子。

数组和 vector 的区别

• 数组大小固定，vector 动态可变。
• 数组可以在栈上或堆上，vector 通常自己管理堆内存。
• vector 支持扩容、插入、删除这些更实用的操作。

list 和 vector 的主要区别

• list 是双向链表，vector 是动态数组。
• list 不支持随机访问，vector 支持常数时间随机访问。
• 中间插删频繁时 list 更占优，按下标访问多时 vector 更合适。

什么情况下用 list 而不是 vector

当你确实需要在中间频繁插入删除，而且基本不靠下标访问时，list 才更值。

set 的底层数据结构是什么

通常是红黑树或其他自平衡二叉搜索树，保证元素唯一且有序，操作复杂度一般是 O(log n)。

set 和 multiset 的不同

set 要求元素唯一，multiset 允许重复。

map 和 unordered_map 的区别

• map 基于红黑树，有序。
• unordered_map 基于哈希表，无序。
• 查找性能上，map 是 O(log n)，unordered_map 平均是 O(1)。

三、内存

RAII 是什么

RAII 的思路很直接：对象活着，资源就被管理着；对象销毁，资源就跟着释放。它不是花哨设计，更多是为了解决异常路径上的资源泄漏。

为什么用 RAII，怎么用

• 原因：自动释放资源，异常安全，代码更稳。
• 方法：把资源包进一个类里，构造时获取，析构时释放。

new 和 malloc 的区别，delete 和 free 的区别

• new 是 C++ 操作符，会调用构造函数；malloc 是 C 函数，只分配内存。
• delete 会调用析构函数；free 只释放内存。

int* p = new int(10);
delete p;
int* q = (int*)malloc(sizeof(int));
free(q);

C++ 的内存框架分布

主要可以分成这些区域：

• 栈（Stack）：局部变量、函数调用信息。
• 堆（Heap）：动态分配内存。
• 静态存储区：静态变量、全局变量。
• 常量区：字符串常量等。

堆和栈的区别

什么是内存对齐，为什么有好处

内存对齐就是让数据按特定边界存放。这样做通常是为了让 CPU 访问更快，某些硬件上还能避免异常。

什么是内存泄漏，怎么防止

内存泄漏就是分配了资源却没释放。比较稳妥的做法还是 RAII 和智能指针，排查阶段可以配合 Valgrind 之类的工具。手写 new 和 delete 当然也能做，但代码一复杂就容易漏。

深拷贝和浅拷贝

• 浅拷贝：只复制指针值，共享同一份资源，容易出问题。
• 深拷贝：把资源本身也复制一份，彼此独立。

四、类相关

C++ 的三大特性

• 封装：把数据和操作绑在一起，隐藏内部细节。
• 继承：复用父类能力。
• 多态：同一接口，在不同对象上表现不同。

多态怎么实现

靠虚函数和动态绑定。运行时根据对象实际类型决定调用哪个版本，背后一般是虚函数表和虚指针在支撑。

虚函数和纯虚函数，以及区别

• 虚函数：基类里声明为 virtual，允许派生类重写。
• 纯虚函数：写成 = 0，通常用来定义接口，让基类变成抽象类。

虚函数怎么实现，在哪个阶段生成

带虚函数的类一般会有虚函数表，对象里会有虚指针指向它。虚函数表通常在编译期生成，对象实例化时再完成虚指针的设置。

构造函数和析构函数的作用

• 构造函数：初始化对象。
• 析构函数：清理资源，名字前面带 ~。

哪个可以声明为虚函数，为什么

• 析构函数可以声明为虚函数，尤其是通过基类指针删除派生类对象时，这一步很关键，不然容易只析构基类部分。
• 构造函数不能是虚函数，因为对象还没构造完成，虚机制也还没法正常工作。

哪个可以重载，为什么

• 构造函数可以重载，用不同参数形式提供不同初始化方式。
• 析构函数不能重载，一个类只能有一个析构函数。

重载、重写、隐藏

• 重载：同一作用域内，同名不同参。
• 重写：派生类覆盖基类虚函数。
• 隐藏：派生类里出现同名函数，把基类同名函数遮住了。

this 指针为什么存在

this 指向当前对象。成员函数里靠它区分局部变量和成员变量，也能顺手支持链式调用。这个指针平时看不见，但对象方法一多，就离不开它。

五、其他必备

什么是 git，以及常用命令

Git 是分布式版本控制系统。常用命令基本都绕不开这些：

• git clone [url]：克隆仓库。
• git add [file]：添加文件到暂存区。
• git commit -m "message"：提交更改。
• git status：查看状态。
• git diff：查看差异。
• git remote add [name] [url]：添加远程。
• git fetch/pull/push：拉取/推送。
• git log：查看历史。
• git reset/revert：重置/撤销。

什么是 svn，git 和 svn 的区别

SVN 是集中式版本控制系统，历史集中放在中央服务器。Git 更适合多人协作和分支管理；SVN 在一些文档类项目里仍然常见，主要是流程习惯问题。

Linux 下常用命令

• ls/cd/pwd：目录操作。
• cp/mv/rm：文件操作。
• cat/vim：查看和编辑文件。
• chmod/chown：权限管理。
• ps/top：进程监控。
• df -h/du -sh：磁盘空间。
• kill：结束进程。
• ping/ifconfig/netstat：网络诊断。