C++ 面试核心知识点总结：语法、内存与 STL

数组指针是指向数组首地址的指针，本身是一个指针但指向数组对象。

int (*arrPtr)[5]; // 指向包含 5 个整数的数组的指针

引用提供变量的别名，必须在定义时初始化且不可重新绑定。常用于函数参数传递，允许直接修改原始值。

区别：引用不能为空，无需解引用符号，必须初始化；指针可为空，需解引用，可后续赋值。

函数指针与指针函数

函数指针指向特定签名（参数和返回类型）的函数。

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

指针函数是返回类型为函数指针的函数。

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

常量指针与指针常量

常量指针 (int* const)：指针本身不可变，指向的对象值可变。 指针常量 (const int*)：指向的对象不可变，指针本身可变。 记忆技巧：const 修饰右边最近的值是常量。

智能指针的本质

智能指针利用 RAII（资源获取即初始化）模式管理动态内存。通过析构函数自动释放资源，避免泄漏。

• std::shared_ptr：多所有者，引用计数管理。
• std::unique_ptr：独占所有权，移动语义。
• std::weak_ptr：辅助 shared_ptr，不增加计数，解决循环引用。

weak_ptr 是否有计数方式

std::weak_ptr 不分配内存也不维护引用计数，它依赖 std::shared_ptr 管理资源。可通过 lock() 获取临时的 shared_ptr 来安全访问对象。

类型强制转换

C++ 提供了四种类型转换：static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。

函数参数传递

• 值传递：复制副本，不影响原值。
• 引用传递：别名，影响原值。
• 指针传递：传递地址，通过解引用影响原值。

进程与线程通信

进程间通信：管道、消息队列、共享内存、信号量、套接字等。 线程间通信：共享内存、互斥锁、条件变量等。 线程理解：线程是操作系统调度单位，共享资源时需使用互斥锁保证一致性，避免数据竞争。

常用关键字

• static：控制变量生命周期或函数作用域。
• const：声明常量或成员函数不修改状态。
• sizeof：计算类型字节大小。
• final：禁止类继承或虚函数重写。
• override：显式指示派生类覆盖基类虚函数。
• virtual：声明虚函数支持动态绑定。
• volatile：防止编译器优化，适用于硬件或多线程易变变量。
• explicit：禁止隐式类型转换的构造函数。
• inline：建议编译器内联展开函数。
• extern C：解决 C++ 与 C 混合编译问题。
• define vs typedef：宏替换 vs 类型别名。

class 和 struct 的区别

主要区别在于默认访问权限：class 默认为 private，struct 默认为 public。保留 struct 是为了向后兼容和语法灵活性。

二、标准库

什么是 STL

STL（Standard Template Library）提供通用模板类和函数，包括容器、算法、迭代器、函数对象和适配器。

数组和 vector 的区别

数组大小固定，内存分配灵活（栈或堆）；vector 大小动态可变，内存总在堆上，支持动态扩展和内置操作。

list 和 vector 的区别

list 是双向链表，不支持随机访问，但在中间插入删除效率高；vector 是动态数组，支持常数时间随机访问，适合末尾操作。

set 的底层结构

set 通常基于红黑树实现，元素唯一且有序，操作复杂度 O(log n)。 multiset 允许重复元素。

map 和 unordered_map

map 基于红黑树，有序，查找 O(log n)；unordered_map 基于哈希表，无序，平均查找 O(1)。

三、内存

RAII 是什么

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）将资源获取与对象初始化绑定，析构时自动释放资源，确保异常安全。

new 和 malloc 的区别

new 是 C++ 操作符，分配内存并调用构造函数；malloc 是 C 库函数，仅分配内存，需手动转换类型和调用 free。 delete 调用析构函数，free 不会。

C++ 内存框架分布

• 栈：局部变量，速度快，空间有限。
• 堆：动态分配，由程序员控制。
• 静态存储区：全局/静态变量。
• 常量区：字符串常量等。

堆和栈的区别

栈自动分配释放，生命周期随函数调用；堆手动管理，生命周期由程序员控制。栈较小较快，堆较大较慢。

内存对齐

将数据地址按特定边界排列，提高访问效率并防止硬件异常。

内存泄漏

动态分配后未释放导致资源浪费。防止方法：使用 RAII、智能指针、分析工具（Valgrind）、规范编码（new 对应 delete）。

深拷贝和浅拷贝

浅拷贝只复制指针值，共享资源；深拷贝创建完整副本，独立资源。

四、类相关

C++ 三大特性

• 封装：隐藏实现细节，捆绑数据与操作。
• 继承：子类复用父类属性和行为。
• 多态：同一接口作用于不同对象表现不同行为。

多态实现

依赖虚函数和动态绑定，通过虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）机制在运行时决定调用哪个函数。

虚函数和纯虚函数

虚函数允许派生类重写；纯虚函数（= 0）定义接口，使基类成为抽象类，无法实例化。

虚函数生成阶段

编译阶段生成虚函数表和虚指针，对象实例化时设置 vptr。

构造函数和析构函数

构造函数初始化对象，无返回值，可重载；析构函数清理资源，无返回值，不可重载。

虚析构函数

基类析构函数应为虚函数，确保派生类析构被正确调用，防止资源泄漏。构造函数不能是虚函数。

重载、重写、隐藏

• 重载：同作用域，同名不同参。
• 重写：派生类覆盖基类虚函数。
• 隐藏：派生类定义同名不同参函数，遮蔽基类函数。

this 指针

指向当前对象的指针，用于区分成员变量与参数，实现链式调用。

五、其他必备

Git 常用命令

• git clone [url]：克隆仓库。
• git add [file]：暂存文件。
• git commit -m "msg"：提交更改。
• git status：查看状态。
• git diff：查看差异。
• git pull/push：拉取/推送远程。
• git log：查看历史。

Git 和 SVN 区别

Git 是分布式版本控制，SVN 是集中式。Git 适合代码协作，SVN 常用于文档管理。

Linux 常用命令

• ls/cd/pwd：目录操作。
• cp/mv/rm：文件操作。
• cat/vim：查看/编辑。
• chmod/chown：权限管理。
• ps/top：进程监控。
• df/du：磁盘空间。
• kill/ping/ifconfig/netstat：网络与进程控制。