c++ 面试题

C++ 面试题通常涵盖基础知识、面向对象编程、内存管理、模板、STL（标准模板库）等方面。以下是一些常见的 C++ 面试题及其简要解答，供你参考：

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1. C++ 基础知识

1.1 C++ 和 C 的区别是什么？

• C++ 是 C 的超集，支持面向对象编程（OOP）。
• C++ 引入了类、继承、多态、模板、异常处理等特性。
• C++ 支持函数重载和运算符重载，而 C 不支持。
• C++ 提供了标准模板库（STL），而 C 没有。

1.2 const 关键字的作用是什么？

• 用于定义常量，值不可修改。
• 修饰指针时：
  • const int* p：指针指向的值不可修改。
  • int* const p：指针本身不可修改。
  • const int* const p：指针和指向的值都不可修改。
• 修饰成员函数时，表示该函数不会修改类的成员变量。

1.3 static 关键字的作用是什么？

• 在函数内部：使变量在函数调用之间保持其值。
• 在类中：
  • 静态成员变量：类的所有对象共享该变量。
  • 静态成员函数：只能访问静态成员变量，不能访问非静态成员。

1.4 inline 函数的作用是什么？

• 建议编译器将函数体直接插入调用处，以减少函数调用的开销。
• 适用于短小的函数。

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2. 面向对象编程

2.1 什么是面向对象编程（OOP）？

• OOP 是一种编程范式，基于对象和类的概念。
• 四大特性：
  • 封装：隐藏实现细节，提供接口。
  • 继承：从基类派生出新类，复用代码。
  • 多态：通过基类指针调用派生类的重写函数。
  • 抽象：定义接口而不实现具体细节。

2.2 什么是虚函数？它的作用是什么？

• 虚函数是在基类中使用 virtual 关键字声明的函数。
• 允许派生类重写该函数，实现运行时多态。
• 通过基类指针或引用调用虚函数时，实际调用的是派生类的实现。

2.3 什么是纯虚函数和抽象类？

• 纯虚函数是在基类中声明但没有实现的虚函数，语法为 virtual void func() = 0;。
• 包含纯虚函数的类称为抽象类，不能实例化。
• 派生类必须实现纯虚函数，否则派生类也是抽象类。

2.4 什么是多重继承？它有什么问题？

• 多重继承是指一个类可以从多个基类继承。
• 问题：
  • 菱形继承问题：如果两个基类继承自同一个祖先类，会导致派生类中包含重复的祖先类成员。
  • 解决方法：使用虚继承。

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3. 内存管理

3.1 new 和 malloc 的区别是什么？

• new 是 C++ 运算符，malloc 是 C 标准库函数。
• new 会调用构造函数，malloc 不会。
• new 返回具体类型的指针，malloc 返回 void*。
• new 可以重载，malloc 不能。

3.2 什么是内存泄漏？如何避免？

• 内存泄漏是指程序分配的内存未被释放，导致内存浪费。
• 避免方法：
  • 使用智能指针（如 std::unique_ptr、std::shared_ptr）。
  • 确保 new 和 delete 成对使用。
  • 使用 RAII（资源获取即初始化）原则。

3.3 什么是智能指针？

• 智能指针是 C++11 引入的模板类，用于自动管理动态内存。
• 常见类型：
  • std::unique_ptr：独占所有权，不能复制。
  • std::shared_ptr：共享所有权，使用引用计数。
  • std::weak_ptr：弱引用，不增加引用计数。

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4. 模板

4.1 什么是模板？

• 模板是 C++ 的泛型编程工具，允许编写与类型无关的代码。
• 分为函数模板和类模板。

4.2 函数模板和类模板的区别是什么？

• 函数模板：用于定义通用函数。

  template <typename T>
  T add(T a, T b) {
      return a + b;
  }

• 类模板：用于定义通用类。

  template <typename T>
  class Box {
  private:
      T value;
  public:
      void setValue(T v) { value = v; }
      T getValue() const { return value; }
  };

4.3 什么是模板特化？

• 模板特化是为特定类型提供特殊的实现。
• 分为全特化和偏特化。

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5. STL（标准模板库）

5.1 STL 的组成部分有哪些？

• 容器：如 vector、list、map。
• 算法：如 sort、find。
• 迭代器：用于遍历容器。
• 函数对象：如 less、greater。
• 适配器：如 stack、queue。

5.2 vector 和 list 的区别是什么？

• vector：动态数组，支持随机访问，插入和删除效率较低。
• list：双向链表，不支持随机访问，插入和删除效率较高。

5.3 map 和 unordered_map 的区别是什么？

• map：基于红黑树实现，键值对有序。
• unordered_map：基于哈希表实现，键值对无序，查找效率更高。

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6. 高级特性

6.1 什么是 RAII？

• RAII（资源获取即初始化）是一种编程技术，通过对象的生命周期管理资源。
• 资源在构造函数中获取，在析构函数中释放。

6.2 什么是移动语义和右值引用？

• 右值引用：T&&，用于绑定临时对象。
• 移动语义：通过移动构造函数和移动赋值运算符，避免不必要的拷贝。

6.3 什么是 Lambda 表达式？

• Lambda 表达式是一种匿名函数，语法为：

  [capture](parameters) -> return_type { body }

• 示例：

  auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
  std::cout << add(2, 3); // 输出 5

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7. 编程题

7.1 实现一个单例模式

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {} // 私有构造函数

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
};

Singleton* Singleton::instance = nullptr;

7.2 实现一个简单的智能指针

template <typename T>
class SimpleUniquePtr {
private:
    T* ptr;

public:
    SimpleUniquePtr(T* p = nullptr) : ptr(p) {}
    ~SimpleUniquePtr() { delete ptr; }

    T* operator->() const { return ptr; }
    T& operator*() const { return *ptr; }

    // 禁止拷贝
    SimpleUniquePtr(const SimpleUniquePtr&) = delete;
    SimpleUniquePtr& operator=(const SimpleUniquePtr&) = delete;
};

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总结

以上是一些常见的 C++ 面试题及其解答。在准备面试时，建议结合实际代码练习，深入理解每个概念和技术的应用场景。祝你面试顺利！