C++ 核心知识点全解析（八）

1. C++ 中函数模版和类模版有什么区别？

两者的区别主要还是在于用法和实例化方式不同:

1. 定义和使用:

• 函数模板：用于创建可以接受不同类型参数的函数。我们定义一个一次性模板，然后生成多个函数版本。

template <typename T>
T max(T a, T b) 
{
    return (a > b) ? a : b;
}

在上面的例子中，max函数可以用于任何支持 ">" 运算符的类型。

• **类模板：**用于创建可以接受不同类型参数的类。通过创建一次模板类，我们可以生成多个不同类型的类实例。

template <typename T>
class Stack 
{
private:
 std::vector<T> elements;
public:
 void push(T const& elem) { elements.push_back(elem); }
 void pop() { elements.pop_back(); }
 T top() const { return elements.back(); }
};

这个例子里，Stack类可以处理不同类型的堆栈元素。

2. 实例化方式：

• **函数模板：**编译器在实际调用函数时，根据传入参数的类型自动生成具体类型的函数。

int a = 10, b = 20;
std::cout << max(a, b); // 调用 max<int>(int a, int b)

• **类模版：**在使用类模版时，我们需要显示的声明模版类型。

Stack<int> intStack;
Stack<double> doubleStack;

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2. 请介绍下 C++ 模板中的 SFINAE？它的原则是什么？

SFINAE是 Substitution Failure Is Not An Error的缩写，意思是在模板定义中，类型替换失败并不是一个编译错误。

通过SFINAE，可以实现某些代码只针对特定类型有效，而对其他类型无效，增强泛型编程的灵活性。

SFINAE的原则说白了就是:当替换模板参数失败时，编译器不会把这个失败当作一个错误，而是会继续尝试其他的模板匹配。如果找不到匹配的模板，才会报错。

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3. C++ 的 strcpy 和 memcpy 有什么区别？

两者都用于复制数据，但使用场景略有不同:

1. strcpy用于复制字符串(null-terminated字符数组)。它会从源字符串复制字符到目标字符数组，直到遇:到终止符'\0'。

2. memcpy用于复制任意类型的数据块，不限于字符串。它会复制指定长度的内存块(以字节为单位)，不会检查终止符。

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4. C++ 中为什么要使用 std::array？他有什么优点？

std::array是 C++11 标准引入的新特性，它有很多优点:

1. 固定大小： std::array是一个固定大小的序列容器，一旦创建，大小就不能改变，它使用的是栈内存。它与:std::vector 不同，std::vector是动态大小的。

2. 性能优势： std::array在性能上很接近 C 风格的数组，因为它使用连续的栈内存布局。

3. 类型安全： 与 C 风格数组相比，std::array提供了类型安全的at()接口。

4. 接口友好： std::array提供了STL容器的标准接口，如size()，begin()，end()等，使用上也非常方便。

5. 与现代C++特性结合： 作为STL的一部分，std::array可以很自然地和其他标准库功能配合使用，比如范围for循环、算法函数等。

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5. C++ 中堆内存和栈内存的区别是什么？

堆内存和栈内存的区别主要体现在分配方式、管理方式、生命周期和性能等方面:

1. 分配方式:

• **栈内存：**由编译器在程序运行时自动分配和释放。典型的例子是局部变量的分配。

• 堆内存： 需要程序员手动分配和释放，使用 new 和delete操作符。在C++11之后，也可以使用智能指针来管理堆内存。2. 管理方式:

• **栈内存：**由编译器自动管理，程序员无需担心内存泄漏，生命周期由作用域决定。

• **堆内存：**由程序员手动管理，如果没有正确释放内存，会导致内存泄漏。

2. 生命周期

• **栈内存：**变量在离开作用域之后自动销毁。

• **堆内存：**只要不手动释放，内存会持续存在，直到程序终止。

3. 性能:

• **栈内存：**内存分配和释放速度极快，性能上优于堆内存。

• **堆内存：**涉及到复杂的内存管理和分配机制，性能上较慢。

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6. C++ 的栈溢出是什么？

栈溢出 (Stack Overflow) 是在程序执行过程中，栈空间被耗尽的一种现象。

栈空间是操作系统为每个线程分配的有限内存，用于存储函数调用、局部变量等。当递归过深(例如无限递归) 或局部变量占用内存过大时，栈空间就会被用尽，导致栈溢

在 C++ 中，典型的栈溢出情况包括:

1. 无限递归调用：函数不断调用自身，导致栈帧无限增长。

2. 大局部变量：定义了过多或过大的局部变量，超过了栈内存的限制。

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7. 什么是 C++ 的回调函数？为什么需要回调函数？

回调函数是一种通过函数指针或者函数对象（例如 std::function或 lambda 表达式)将一个函数作为参数传递给另一个函数的机制。

实际上，就是把函数的调用权从一个地方转移到另一个地方，这个调用会在未来某个时刻进行，而不是立即执行。之所以称为"回调"，可以理解为某种倒叙执行：先安排好函数的调用，不立即执行，等到合适的时机再"回头"执行。

需要回调函数的主要原因包括:

1. **异步编程：**在异步操作中，比如网络请求、文件读取、事件处理等，可以在操作完成后调用回调函数，而主程序可以继续执行其它任务，避免等待操作完成。

2. **解耦代码：**回调函数有助于将代码模块化和解耦，允许我们创建更灵活和可复用的代码。例如，一个通用的排序算法可以接受一个比较函数，允许用户自定义排序逻辑。

3. **事件驱动编程：**在GUI或者其他事件驱动程序中，回调函数经常用于处理用户输入事件，如点击、鼠标移动、键盘输入等。

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8. C++ 中为什么要使用 nullptr 而不是 NULL？

主要原因是 nullptr 有明确的类型，它是 std::nullptr_t 类型，可以避免代码中出现类型不一致的问题。

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9. 什么是大端？什么是小端？

通俗点讲就是数据在内存中的存放顺序。

1. **大端序：**高字节存储在内存的低地址处，低字节存储在高地址处。例如，对于16进制数0x12345678，大端序在内存中的存储方式是:12 34 56 78。

2. **小端序：**低字节存储在内存的低地址处，高字节存储在高地址处。对于同样的16进制数0x12345678，小端序在内存中的存储方式是:78 56 34 12。

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10. C++ 中 include<a.h> 和 include"a.h" 有什么区别？

两者都是用来包含头文件的指令，区别在于搜索头文件的路径。

1. #include<a.h>：编译器会在预定义的系统目录中搜索头文件，这种路径搜索方式适用于标准库和第三方库的头文件。

2. #include"a.h"：编译器会在当前源文件所在目录和自定义目录中搜索头文件。

总结来说，#include<a.h>查找系统目录，而#include"a.h"查找当前目录和自定义目录。

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