C++ 核心机制与内存管理
面向对象与面向过程
面向过程编程更关注解决问题的步骤，将程序视为一系列函数或过程的组合。每个函数完成具体任务，数据在函数间传递。
面向对象编程 (OOP) 则关注如何将现实事物抽象为对象。对象包含数据（属性）和操作数据的方法。思想是将数据和操作封装在一起，通过对象交互实现功能。
三大特性
- 封装：数据和操作封装在对象内部，外部只能通过接口访问。
- 继承：新类可继承并扩展原有类的属性和方法。
- 多态：不同对象对同一方法做出不同响应，增强灵活性。
简单来说，面向过程是把程序看作由函数组成的过程，而面向对象则是将元素视为对象。
C 语言与 C++ 的区别
- 头文件：C 语言常用
.h，C++ 虽兼容但推荐使用标准库头文件。 - 布尔类型：C99 之前无布尔类型，用 0 表示假，非 0 表示真；C++ 内置
bool类型。 - 编译器效率：C++ 因支持更多高级特性，编译开销略高于 C，但提供了更强的抽象能力。
- 语言定位：C++ 不是更好的 C，而是基于 C 的另一种语言。它包含 C 的特性，同时支持面向对象，易于维护、复用和扩展。
- 重载：C 语言不支持函数重载，C++ 支持。重载指同一作用域下函数名相同但参数类型、个数或顺序不同。C++ 编译器通过修饰函数名来区分重载函数。
C++ 编译过程
编译流程分为四个阶段：预处理、编译、汇编、链接。
- 预处理：处理
#开头的指令，如展开宏定义、插入头文件、删除注释。生成.i文件。 - 编译：将源代码转换为汇编代码，生成
.s文件。 - 汇编：将汇编代码翻译成机器指令的目标文件，如
.o或.obj。 - 链接：将所有目标文件和库文件连接成可执行文件（Windows 的
.exe或 Linux 的.out）。这一步解决了跨文件的符号引用问题。
多态详解
多态是面向对象的三大特征之一，指不同对象调用同一行为表现出不同形式。可以理解为'一个接口，多种实现'。
分类
- 静态多态：编译期间确定绑定，如函数重载、运算符重载、函数模板。
- 动态多态：运行期间确定绑定，通过虚函数重写实现，属于晚绑定机制。
虚函数
概念与底层
在基类函数名前加 virtual 关键字声明为虚函数。底层通过虚函数表（vtable）和虚表指针（vptr）实现。每个含虚函数的类都有一个虚函数表，存储所有虚函数地址。对象创建时初始化 vptr 指向对应的虚表。子类继承父类时会继承虚表，若重写虚函数则替换表中地址，从而实现运行时多态。
构造函数与析构函数
- 构造函数不能设为虚函数：对象创建时需先调用构造函数，此时虚表指针尚未建立，无法支持虚函数机制。
- 虚析构函数：建议将父类析构函数设为虚函数，确保通过基类指针删除对象时能正确释放子类资源。
重载、重写与隐藏
- 重载 (Overload)：同一类中名字相同但参数不同的函数。用于处理类似任务。
- 重写 (Override)：派生类重新定义基类虚函数，参数列表一致。用于提供新版本实现。
- 隐藏 (Hide)：派生类定义同名的非虚函数，或参数列表不同，导致基类函数被隐藏。
引用与指针
引用
引用是变量的别名，创建时必须初始化且不可更改指向。
- 优势：不占额外内存，避免大对象拷贝开销；作为函数参数可避免指针解引用的复杂性；返回左值时可避免拷贝构造。
- 注意：引用不能为空，不能初始化为空对象。返回局部变量引用会导致悬空引用错误。
引用与指针区别
- 本质：指针是变量，存储地址；引用是别名。
- 可变性：指针可改变指向，引用一旦绑定不可更改。
- 访问方式：指针需解引用，引用直接访问。
- 多级：指针支持多级，引用不支持。
- 空值：指针可为空，引用不可为空。
- 运算：指针
++是地址偏移，引用++是值增加。
内存分区与管理
堆与栈
- 栈：自动管理，函数调用时分配，返回时释放。
- 堆：手动管理，使用
new/malloc申请，delete/free释放。
指针常量与常量指针
- 指向常量的指针 (
const int* p)：指针可变，内容不可变。 - 常量指针 (
int* const p)：指针不可变，内容可变。 - 指向常量的常量指针 (
const int* const p)：指针和内容均不可变。
NULL 与 nullptr
- C 语言：
NULL通常定义为(void*)0。 - C++：
NULL定义为0。C++ 推荐使用nullptr，具有专门类型std::nullptr_t，类型安全且语义清晰。
new/delete 与 malloc/free
| 特性 | new/delete | malloc/free |
|---|---|---|
| 类型 | 运算符 | 库函数 |
| 返回值 | 正确类型指针 | void* |
| 构造/析构 | 自动调用 | 不调用 |
| 失败处理 | 抛出异常 | 返回 NULL |
| 重载 | 可重载 | 不可重载 |
- new 原理：先调用
malloc分配内存，再调用构造函数初始化对象。 - delete 原理：先调用析构函数清理资源，再调用
free释放内存。 - 数组释放：
delete[]会依次调用数组中每个对象的析构函数。
C++11 新特性
Lambda 表达式
Lambda 允许在代码中直接定义匿名函数，适合临时回调场景。它能捕捉外部变量，简化局部逻辑。但过于复杂的逻辑建议使用传统函数。
内联函数
使用 inline 关键字建议编译器将函数体直接插入调用处，减少函数调用开销。适用于简单、频繁调用的函数。递归函数通常不适合内联。
智能指针
C++ 没有垃圾回收机制，智能指针用于自动管理内存，防止泄漏。
- unique_ptr：独占所有权，不可复制，可通过
std::move转移所有权。 - shared_ptr：共享所有权，内部引用计数，最后一个销毁时释放内存。注意不要用一个原始指针初始化多个
shared_ptr。 - weak_ptr：弱引用，不增加引用计数，用于打破
shared_ptr循环引用。
函数模板
允许编写通用代码，避免为不同类型重复编写相似函数。编译器根据参数类型自动生成实例。STL 广泛使用模板实现容器和算法。需注意模板特化以处理特定类型的特殊逻辑。
