C++ 核心面试题总结：语法、内存与类特性详解

指针数组与数组指针：

• 指针数组：元素为指针的数组，如 int *ptrArray[5];
• 数组指针：指向数组的指针，如 int (*arrPtr)[5];

指针与引用的区别：

1. 引用不能为空，指针可以为空。
2. 引用无需解引用，指针需要。
3. 引用必须初始化，指针可以后续赋值。

函数指针与指针函数

• 函数指针：指向函数的指针变量，用于动态调用函数。
• 指针函数：返回值为函数指针的函数。

// 函数指针示例
typedef void (*FuncPtr)(int);
void myFunction(int x) {}
FuncPtr ptr = &myFunction;
ptr(10); // 调用

常量指针与指针常量

• 常量指针 (int* const)：指针本身是常量，指向的地址不可变，但指向的内容可变。
• 指针常量 (const int*)：指向的内容是常量，指针本身可变。 记忆口诀：const 修饰右边最近的值是常量。

智能指针原理

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

• std::shared_ptr：共享所有权，基于引用计数。
• std::unique_ptr：独占所有权，支持移动语义。
• std::weak_ptr：不增加引用计数，解决循环引用问题。

weak_ptr 本身不分配内存或计数，依赖 shared_ptr 管理。可通过 lock() 方法尝试获取有效的 shared_ptr。

类型强制转换

C++ 提供四种类型转换方式：

1. static_cast：静态转换。
2. const_cast：常量转换。
3. dynamic_cast：动态转换（多态场景）。
4. reinterpret_cast：重新解释转换。

函数参数传递

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

常用关键字

• static：控制存储期和链接属性。
• const：声明常量或成员函数不修改对象状态。
• sizeof：计算类型大小。
• final：禁止继承或重写。
• override：显式指示重写虚函数。
• virtual：声明虚函数支持动态绑定。
• volatile：防止编译器优化易变变量。
• explicit：禁止隐式构造转换。
• inline：建议内联展开。
• extern "C"：指定 C 语言链接方式。
• define vs typedef：宏替换 vs 类型别名。

class 与 struct 的区别

主要区别在于默认访问权限和继承方式：class 默认为私有 (private)，struct 默认为公有 (public)。保留 struct 主要是为了向后兼容和语法灵活性。

二、标准库 (STL)

STL 提供通用模板类和函数，包括容器、算法、迭代器等。

容器对比

• vector vs array：vector 动态扩容，array 大小固定。vector 内存通常在堆上。
• list vs vector：list 是双向链表，适合中间插入删除；vector 是动态数组，支持随机访问。
• set vs multiset：set 元素唯一，multiset 允许重复。
• map vs unordered_map：map 基于红黑树，有序，O(log n)；unordered_map 基于哈希表，无序，平均 O(1)。

三、内存管理

RAII 机制

资源获取即初始化。资源在构造函数中获取，析构函数中释放。优点包括自动管理资源、异常安全、代码简洁。

new/malloc 与 delete/free

• new：分配内存并调用构造函数，返回具体类型指针。
• malloc：C 风格分配，返回 void*，不调用构造函数。
• delete：释放 new 分配的内存，调用析构函数。
• free：释放 malloc 分配的内存。

内存分布

• 栈：局部变量，自动管理，速度快。
• 堆：动态分配，手动管理，速度慢。
• 静态存储区：全局/静态变量。
• 常量区：字符串常量等。

内存对齐

按特定边界排列数据，提高访问效率，防止硬件异常。

内存泄漏与防止

未释放动态内存导致资源浪费。防止方法：使用 RAII、智能指针、分析工具（Valgrind）、规范编码（new 对应 delete）。

深拷贝与浅拷贝

• 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、类相关特性

三大特性

• 封装：隐藏实现细节。
• 继承：复用父类功能。
• 多态：同一接口不同行为。

多态实现

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

虚函数与纯虚函数

• 虚函数：基类声明 virtual，派生类可重写。
• 纯虚函数：= 0，使基类成为抽象类，必须实现才能实例化派生类。

构造函数与析构函数

• 析构函数：可声明为虚函数，确保多态删除时正确清理资源。
• 构造函数：不能为虚函数，此时对象尚未完全构造。
• 重载：构造函数可重载，析构函数不可重载。

this 指针

指向当前对象的指针，用于区分成员变量与参数，支持链式调用。

五、其他必备技能

Git 与 SVN

• Git：分布式版本控制，适合多人协作。
• SVN：集中式版本控制，适合文档管理等。

Linux 常用命令

• 文件操作：ls, cd, cp, mv, rm, cat, vim
• 权限管理：chmod, chown
• 进程监控：ps, top, kill
• 网络诊断：ping, ifconfig, netstat
• 磁盘检查：df -h, du -sh

掌握上述知识点，能够应对大部分 C++ 后端或底层开发岗位的面试考察。