C++基础篇1和基础篇2总结的到这里就差不多结束了，后续有新内容会继续更新这两篇，刷到这篇文章的同学可以看前一章武功秘籍，这两篇是收集了差不多涵盖大部分C++常考的面试题，有刁钻的也有基础的，适合复习、查缺补漏总结到自己的笔记来使用。
1.C++ 编译过程：
- 预处理：展开宏定义、处理条件编译指令、删除注释，获得一个纯C++源码文件。
- 编译：将源码文件翻译成汇编语言，生成汇编代码，编译器进行词法语法语义分析，检查代码正确性，生成中间代码。
- 汇编：将汇编代码转换成机器指令，生成与目标文件
- 链接：将目标文件和必要的库文件链接在一起，生成可执行程序。链接器解析目标文件的符号引用，将其与其他目标文件或库文件中符号定义进行匹配，最终生成完整的可执行文件。链接阶段还会进行地址重定位、符号解析、符号表生成等操作，确保程序正确执行。
2. 静态链接和动态链接有什么区别：
- 链接方式：静态链接库会在编译链接时会完整的被复制到可执行文件中。动态链接库在编译链接时只会在可执行文件中包含对库的引用，库文件在运行时由操作系统动态加载。
- 文件大小：静态链接会使可执行文件大小增加；动态链接库不会增加可执行文件的大小
- 内存占用：静态链接在可执行文件中有一定的内存占用，动态链接库在运行时被加载，可以在多进程间共享，减少内存占用。
- 拓展性：动态链接库的拓展性更好，不修改可执行文件的情况下替换和添加新的库文件，静态库需要重新编译链接。
3.C++面向对象的三大特性：
- **面向对象：**对象指一切的事物，事物的抽象就是类，类中包含属性（成员变量）和行为（成员函数）。
- **封装：**将一个事物的属性与行为封装成了一个类，类产生的实例叫做对象，对外提供了必要的成员函数作为接口访问，提高了数据安全性。
- **继承：**继承于基类的派生类，可以拥有父类公有的属性与行为，继承可以分为多继承和菱形继承和虚继承，虚继承是解决菱形继承二义性的问题。
- **多态：**通过统一接口，处理不同类对象的行为。
静态多态：
- 函数重载、模板重载
动态多态： - 在继承关系中，父类中定义虚函数，若干子类继承后重写虚函数，主函数中父类的指针或引用指向子类对象，通过程序运行期间的动态绑定，去调用子类中的重写虚函数，从而实现多态。
4. 多态的原理？
- 动态绑定，通过虚表和虚表指针来实现的，虚表就是函数指针数组，虚表指针是指向虚表的指针。动态绑定的过程：定义虚函数的类，在编译期间，编译器会初始化虚表指针和创建虚表存储在常量区.data段。程序运行期间，在构造函数中给虚表指针赋值来指向对应虚表，那么父类指针或引用指向子类对象时，通过子类对象的虚表指针来找到对应虚函数表中的虚函数来调用。
5. 函数重载、函数重写、函数隐藏的区别：
- 函数重载：同一作用域下，不同的参数列表的同名函数，与返回值无关，主函数根据参数列表来决定调用哪个函数。
- 函数重写：继承关系中，父类定义虚函数，子类中重写这个同名虚函数（除了函数体不同，其余严格一致），就叫做函数重写。
- 函数隐藏：继承关系中，子类隐藏了与其同名的父类成员函数，只要同名，不管参数列表和返回值相不相同都隐藏。也可以简单记忆成不是函数重写也不是函数重载的就叫函数隐藏。如果需要访问父类函数，可以通过作用域限定符或 using 声明引入。
6.C++ 中的函数对象？
- 函数对象是重载了operator（）的类的实例化，函数对象可以像普通函数一样被调用。
- 普通函数直接被调用，函数对象需要创建实例然后通过实例调用，还可以重载多个操作符实现更多功能，C++11中的lambda表达式就是个匿名的函数对象。
7.C++ 中提供默认的函数有哪些（缺省函数）？
- 构造函数、析构函数、拷贝构造函数、拷贝赋值、移动构造、移动赋值
8. 虚函数与纯虚函数的区别？
- 虚函数和纯虚函数的定义形式不同。
- 虚函数有默认实现，子类重写不重写都可以，不重写继承父类实现。纯虚函数没有默认实现，=0，强制子类重写，否则子类无法实例化。
- 拥有虚函数的类是普通类可以实例化，拥有纯虚函数的类是抽象类，无法实例化。
- 用途：子类灵活重写，实现多态；定义接口规范，强制重写
9. 单继承和多继承的虚表结构？
- 单继承中，一个对象只包含一个vptr，指向该类的虚表，子类的虚函数表通过覆盖和拓展而来。
- 多继承中，如果子类继承的父类都包含虚函数，那么一个子类的对象（C类）会包含多个基类子对象（A类和B类），每个基类子对象都有各自自己的vptr，指向对应的虚表，这样保证通过不同基类指针或引用指向子类对象时，正确的动态绑定从而调用对应的虚表中的虚函数。
10. 抽象类？
- 至少拥有一个纯虚函数的类就是抽象类（接口类），特点就是不能实例化，继承的子类必须强制实现纯虚函数，否则子类也是抽象类，也不能实例化。
- **例如：**定义Shape抽象类时，不同图形的面积计算逻辑完全不同，无法在Shape类中给出统一实现，因此将计算面积的函数声明为纯虚函数，强制子类必须实现自己的计算逻辑，既保证了所有图形类都具备核心功能，又能通过多态实现 "统一调用、不同行为"。
- 用途：定义接口规范，强制子类实现核心逻辑；封装通用逻辑，减少代码重复（框架/库设计、插件化开发
11. 多继承？菱形继承？
- **多继承：**一个C类既可以继承A类也可以继承B类，用来功能合并、代码复用的。
- 菱形继承： D继承B/C，B/C又继承父类A。菱形继承会有数据冗余和访问二义性问题。
- 数据冗余：D中会包含两份A的成员（来自B和C），浪费内存。
- 访问二义性：假设基类A有个成员变量a，当创建D对象d时使用d.a时会编译出错，会无法区分是B类的A成员还是C类的A成员，加上作用域可以区分。
- 实际开发：优先使用单继承+组合代替多继承（比如：C类中包含A类和B类的对象，而非继承A类和B类）
12. 虚继承？
- 解决二义性、数据冗余，让B/C类虚继承A，保证D中只保留一份A的成员。
- 核心是「虚基类指针+ 虚基类表」实现共享基类：B/C 不再存储 A 的成员，而是通过指针 + 偏移量指向 D 中共享的 A 实例；共享的 A 实例由最终派生类（D） 负责构造和析构，而非 B/C------ 即使 B/C 有构造函数，也不会直接初始化 A，而是由 D 统一初始化 A，避免多次构造。
- 最终派生类 D 中只保留一份 A 成员，解决了菱形继承的 "数据冗余 + 二义性"；
13.C++ 空类大小：
- 大小为1。C++规定，任何对象都必须有唯一的内存地址，如果空类大小为0，创建此类多个对象时，它们共享同一个地址，违反每个对象地址唯一的规则（大小为1，只是占位，不是为了存数据）。
14. 只含虚函数的类大小：
- 有虚函数类的对象中有虚表指针，大小为4字节（32位），8字节（64位）。
15.new 和 malloc 的区别：
- new的返回值是具体类型的指针（类型安全）；malloc的返回值是void*，需要强转
- new是运算符（关键字）可以重载，malloc是C语言标准库函数，不可重载
- new申请内存无需传入具体字节数，自动计算类型大小；malloc需要传入具体的字节数
- new申请内存失败抛出bad_alloc异常；malloc申请失败返回NULL指针，需要手动检查
16.new 一个对象有几个步骤？
- 先用operator new给对象本身分配内存，也就是通过operator new底层调用malloc申请堆区内存给对象，此时对象内部的成员都未初始化。
- 然后调用构造函数初始化成员，给指针类型成员变量分配堆区内存。
- 注意：对象本身占用的堆内存和成员指向的堆内存是两块独立的堆内存
17.delete 如何知道释放多大的内存？
- 通过malloc申请内存时，不会按照传入的字节大小去申请，而是相比来说大一些，用来存传入字节大小的数值，这样free时，通过偏移量读取到内存的大小后进行释放。
18.malloc 的原理？
- malloc的底层源码中定义了一个阈值：
- 如果用户分配的内存小于128kb，使用brk()系统调用。
- 如果用户分配的内存大于128kb，使用mmap()系统调用。
- brk()：堆顶指针向高地址移动，获得内存。
- mmap()：从文件映射区域分配内存。
19.malloc 分配的是物理内存吗？
- mallo分配的是虚拟内存，分配后的虚拟内存没有被访问时，不会映射到物理内存上，不占用物理内存，这种机制叫做按需分页。
- 当程序第一次访问虚拟内存时，如果页表中没有对应的物理页，就会触发缺页中断，操作系统会为该页分配物理内存并建立映射。
20.free 释放的内存会归还给操作系统吗
- brk()申请的不会归还，缓存在malloc的内存池中，待下次使用。
- mmap()申请的内存会归还给操作系统，得到了真正的释放。
21. 在 4G 的物理内存上申请 8G 内存会怎样？
- 能申请的到，并且是虚拟内存，如果这块内存被访问了，页表中没有对应的物理页，触发缺页中断，操作系统为其分配物理内存建立映射。如果是32位机器，物理内存不足，系统会尝试回收内存或使用swap，如果仍然不足，可能会触发OOM killer杀死进程。
22. 模板：
- 模板分为函数模板和类模板，关键字template后跟模板参数列表，模板类型参数前用关键字typename
- **函数模板：**避免为每一种类型定义一个新函数，编译器可以根据函数实参推断模板实参，确定绑定哪个函数模板，函数模板被调用实例化后就是模板函数。
- **类模板：**和函数模板类似，但编译器不能为类模板推断模板参数的类型，使用该类模板时，需要在模板名后的尖括号中指明类型。
23. 函数模板和类模板的区别？
- 实例化方式不同：函数模板实例化是在调用的时候；类模板实例化在程序中显式指定。
- 默认参数：类模板的模板参数列表中可以有默认参数。
- 调用方式：函数模板可以隐式和显式调用；类模板只能显式调用。
24. 四种类型转换方式？
- const_cast：去掉（指针或者引用类型）常量属性的一个类型转换。
- static_cast:编译器认为安全的类型转换，相关类型的转换（数值类型、指针类型之间），不进行运行期间类型检查，也就是不支持多态类型的向下类型转换。
- reinterpret_cast:类似于C风格的强制类型转换，不相关的类型转换（数值和指针之间），不进行任何类型检查。
- dynamic_cast：用于多态类型的向下类型转换，运行期间类型检查（支持RTTI），通过类型转换将父类指针转换子类的指针，从而调用子类对象的接口，转换失败返回空指针或抛出std::bad_cast。
25. C++函数返回值的传递过程？
- 基本数据类型和指针类型
- 通常通过寄存器来传递，传递速度更快。
- 大的结构体或类：
- 超过了寄存器的范围，可以选择是否开启RVO优化。
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- 未开启RVO优化：有两次拷贝过程，返回值先拷贝一份作为临时变量，再拷贝一份给接收的变量
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- 开启RVO优化：省去两次拷贝带来的开销
- 此外，C++11引入的移动语义，直接将资源转移，避免拷贝开销
26 . 初始化参数列表？
- 初始化参数列表是给创建对象后的成员变量进行初始化的，语法格式就是构造函数后跟着冒号和成员变量（初始化参数），按照成员变量声明的顺序。
- 作用：
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- 引用类型和常量类型的成员变量必须在初始化参数列表中初始化。
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- 基类中没有默认的构造函数时，派生类使用初始化参数列表显式调用有参构造。
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- 一个类里有另一个类的对象作为成员变量时，另一个类中没有默认构造函数，本类需要初始化参数列表显式调用有参构造。
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- 继承关系中，如果其他类的对象作为成员时 -》 创建子类对象的时候 -》 初始化参数列表先调用基类的构造函数，然后按照对象成员声明的顺序构造，最后在调用自己类的构造函数
27. 为什么用初始化参数列表？（与构造函数的区别）
- 构造函数内赋值会：先进行成员变量的默认初始化，然后在给成员变量赋值，初始化参数列表会避免默认初始化节省了开销。