C++ 核心面试题与知识点详解

引用是什么？

引用是变量的别名，定义时必须初始化且不可更改绑定对象。

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

常用于函数参数传递，允许修改实参。

指针和引用的区别

• 引用不能为空，指针可以。
• 引用无需解引用，指针需要。
• 引用必须初始化，指针可后续赋值。

函数指针和指针函数

函数指针指向一个函数：

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

指针函数返回函数指针：

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

常量指针和指针常量

常量指针 (int* const)：指针本身不可变，指向的值可变。 指针常量 (const int*)：指向的值不可变，指针本身可变。 记忆口诀：const 修饰右边最近的值是常量。

智能指针的本质及原理

智能指针利用 RAII 机制管理动态内存，析构时自动释放资源。实现基于引用计数。

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

weak_ptr 是否有计数方式

std::weak_ptr 不管理资源也不增加引用计数，依赖 std::shared_ptr。可通过 lock() 获取临时的 shared_ptr。

类型强制转换

四种方式：static_cast、const_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。

函数参数传递区别

• 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：地址，解引用后影响原值。

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。

线程的理解及资源共享处理

线程是操作系统调度的基本单位。共享资源时需保证数据一致性，常用互斥锁避免竞争。

常用关键字含义

• static：静态存储区域，延长生命周期。
• const：声明常量，防止修改。
• sizeof：计算字节大小。
• 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，适用于硬件或多线程。
• explicit：防止隐式转换。
• inline：建议内联展开。
• extern C：C 语言链接规范。
• define vs typedef：宏替换 vs 类型别名。

class 和 struct 的区别

主要在于默认访问权限：class 默认为 private，struct 默认为 public。保留 struct 是为了兼容性和灵活性。

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

• 大小：数组固定，vector 动态。
• 内存：数组可在栈或堆，vector 通常在堆。
• 功能：vector 支持动态扩展和内置操作。

list 和 vector 的主要区别

• 存储：list 是双向链表，vector 是动态数组。
• 访问：vector 支持随机访问，list 不支持。
• 插入删除：list 在中间操作效率高，vector 适合末尾操作。

何时使用 list 而不是 vector

当需要在容器中间频繁插入删除且不需要随机访问时，list 更优。

set 的底层数据结构

通常使用红黑树，保持排序，时间复杂度 O(log n)。

set 和 multiset 的不同

set 元素唯一，multiset 允许重复。

map 和 unordered_map 的区别

• 结构：map 用红黑树，unordered_map 用哈希表。
• 性能：map 有序 O(log n)，unordered_map 无序平均 O(1)。

三、内存

RAII 是什么

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。

使用 RAII 的原因及方法

原因：自动管理资源、异常安全、代码简洁。 方法：定义资源管理类，在构造分配，析构释放。

new 和 malloc 的区别

• new：C++ 操作符，分配内存并调用构造函数。
• malloc：C 函数，仅分配内存，返回 void*。
• delete/free：对应释放，delete 调用析构函数。

C++ 的内存框架分布

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

堆和栈的区别

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。

内存泄漏及预防

内存泄漏指分配后未释放。预防方法：使用 RAII、智能指针、分析工具（Valgrind）、良好的编码习惯。

深拷贝和浅拷贝

• 浅拷贝：只复制指针值，共享资源。
• 深拷贝：创建资源完整副本，独立管理。

四、类相关

C++ 的三大特性

• 封装：隐藏实现细节。
• 继承：复用代码。
• 多态：同一接口不同行为。

多态的实现

依赖虚函数和动态绑定，通过虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）实现运行时多态。

虚函数和纯虚函数

• 虚函数：基类声明 virtual，派生类可重写。
• 纯虚函数：= 0，使类成为抽象类，必须实现。

虚函数的实现阶段

编译阶段生成虚函数表，实例化时设置虚指针。

构造函数和析构函数的作用

• 构造函数：初始化对象状态。
• 析构函数：清理资源。

构造函数和析构函数能否为虚函数

析构函数可以是虚函数，确保派生类正确销毁；构造函数不能是虚函数，此时对象尚未完全构造。

构造函数和析构函数能否重载

构造函数可重载，提供多种初始化方式；析构函数不可重载，每个类只能有一个。

重载、重写、隐藏

• 重载：同作用域，参数不同。
• 重写：派生类覆盖基类虚函数。
• 隐藏：同名但参数不同，基类函数不可见。

this 指针

指向当前对象的指针，用于区分成员变量和参数，支持链式调用。

五、其他必备

Git 及常用命令

Git 是分布式版本控制系统。 常用命令：clone, add, commit, status, diff, remote, fetch, pull, push, log, reset。

SVN 与 Git 的区别

SVN 是集中式系统，Git 是分布式。Git 更适合代码协作，SVN 曾常用于文档管理。

Linux 常用命令

ls, cd, pwd, cp, mv, rm, cat, vim, chmod, chown, ps, top, df, kill, ping, netstat。