[转帖]c++ 面试整理

1. 继承方式

• public　　    父类的访问级别不变
• protected    父类的public成员在派生类编程protected，其余的不变
• private        父类的所有成员变成private

#include <iostream>
using namespace std;
class base
{
    public:
        void printa()
        { cout <<"base"<< endl; }
    protected:
        void printhello()
        { cout <<"helo"<< endl; }
    private:
        void printnohello()
        { cout <<"no hello"<< endl; }
};
class derived : public base
{
    public:
        void printb()  { printhello(); }
       // void printc()  { printnohello(); } //printnohello是父类的私有函数，不可访问
};
int main()
{
    base a;
    a.printa();
    //a.printhello(); //printhello是类derived的protected函数，不可访问。
}

2. sizeof 和 strlen 的区别

• sizeof 是一个操作符，strlen 是库函数。
• sizeof 的参数可以是数据的类型，也可以是变量，而 strlen 只能以结尾为‘\ 0‘的字符串作参数。
• 编译器在编译时就计算出了sizeof 的结果。而strlen 函数必须在运行时才能计算出来。并且 sizeof计算的是数据类型占内存的大小，而 strlen 计算的是字符串实际的长度。
• 数组做 sizeof 的参数不退化，传递给 strlen 就退化为指针了。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
using namespace std;
int main()
{
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    cout << sizeof(a) << endl; //20
//    cout << strlen(a) << endl;
    char b[] = {'a', 'b'};
    cout << strlen(b) << endl; //6
    cout << sizeof(b) << endl; //2
}

3. C中的 malloc 和C++中的 new 有什么区别

• new、delete 是操作符，可以重载，只能在 C++中使用。
• malloc、free 是函数，可以覆盖，C、C++中都可以使用。
• new  可以调用对象的构造函数，对应的 delete 调用相应的析构函数。
• malloc 仅仅分配内存，free 仅仅回收内存，并不执行构造和析构函数
• new、delete 返回的是某种数据类型指针，malloc、free 返回的是 void 指针。

注意：malloc 申请的内存空间要用 free 释放，而 new 申请的内存空间要用 delete 释放，不要混用。

因为两者实现的机理不同。

4.1. c/c++中static

要理解static，就必须要先理解另一个与之相对的关键字auto，其实我们通常声明的不用static修饰的变量，都是auto的，因为它是默认的。auto的含义是由程序自动控制变量的生存周期，通常指的就是变量在进入其作用域的时候被分配，离开其作用域的时候被释放；而static就是不auto，变量在程序初始化时被分配，直到程序退出前才被释放；也就是static是按照程序的生命周期来分配释放变量的，而不是变量自己的生命周期；所以，像这样的例子：

void func()
{
    int a;
    static int b;
}

每一次调用该函数，变量a都是新的，因为它是在进入函数体的时候被分配，退出函数体的时候被释放，所以多个线程调用该函数，都会拥有各自独立的变量a，因为它总是要被重新分配的；而变量b不管你是否使用该函数，在程序初始化时就被分配的了，或者在第一次执行到它的声明的时候分配（不同的编译器可能不同），所以多个线程调用该函数的时候，总是访问同一个变量b，这也是在多线程编程中必须注意的！

static的全部用法：

1．类的静态成员：

class A
 
{
    private:
        static int s_value;
};

在cpp中必须对它进行初始化：int A::s_value = 0;  // 注意，这里没有static的修饰！

类的静态成员是该类所有实例的共用成员，也就是在该类的范畴内是个全局变量，也可以理解为是一个名为A::s_value的全局变量，只不过它是带有类安全属性的；道理很简单，因为它是在程序初始化的时候分配的，所以只分配一次，所以就是共用的；

类的静态成员必须初始化，道理也是一样的，因为它是在程序初始化的时候分配的，所以必须有初始化，类中只是声明，在cpp中才是初始化，可以在初始化的代码上放个断点，在程序执行main的第一条语句之前就会先走到那；如果你的静态成员是个类，那么就会调用到它的构造函数；

2．类的静态函数：

class A
{
    private:
    static void func(int value);
};

实现的时候也不需要static的修饰，因为static是声明性关键字；类的静态函数是在该类的范畴内的全局函数，不能访问类的私有成员，只能访问类的静态成员，不需要类的实例即可调用；实际上，它就是增加了类的访问权限的全局函数：void A::fun(int);

静态成员函数可以继承和覆盖,但无法是虚函数；

3．只在cpp内有效的全局变量：

在cpp文件的全局范围内声明：static int g_value = 0;

这个变量的含义是在该cpp内有效，但是其他的cpp文件不能访问这个变量；如果有两个cpp文件声明了同名的全局静态变量，那么他们实际上是独立的两个变量；

如果不使用static声明全局变量：int g_value = 0;

那么将无法保证这个变量不被别的cpp共享，也无法保证一定能被别的cpp共享，因为要让多个cpp共享一个全局变量，应将它声明为extern（外部）的；也有可能编译会报告变量被重复定义；总之不建议这样的写法，不明确这个全局变量的用法；

如果在一个头文件中声明：static int g_vaule = 0;

那么会为每个包含该头文件的cpp都创建一个全局变量，但他们都是独立的；所以也不建议这样的写法，一样不明确需要怎样使用这个变量，因为只是创建了一组同名而不同作用域的变量；

这里顺便说一下如何声明所有cpp可共享的全局变量，在头文件里声明为extern的：

extern int g_value; // 注意，不要初始化值！

然后在其中任何一个包含该头文件的cpp中初始化（一次）就好：

int g_value = 0; // 初始化一样不要extern修饰，因为extern也是声明性关键字；

然后所有包含该头文件的cpp文件都可以用g_value这个名字访问相同的一个变量；

4.2 C中static有什么作用

• 隐藏。当我们同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性，故使用static在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。
• 保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。共有两种变量存储在静态存储区：全局变量和static变量。
• 默认初始化为0.其实全局变量也具备这一属性，因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区，内存中所有的字节默认值都是0×00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。

5. 简述C\C++程序编译的内存情况分配

C、C++中内存分配方式可以分为三种：

（1）从静态存储区域分配：内存在程序编译时就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。速度快、不容易出错，因为有系统会善后。例如全局变量，static变量等。

（2）在栈上分配：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3）从堆上分配：即动态内存分配。程序在运行的时候用 malloc 或 new 申请任意大小的内存，程序员自己负责在何时用 free 或 delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定，使用非常灵活。如果在堆上分配了空间，就有责任回收它，否则运行的程序会出现内存泄漏，另外频繁地分配和释放不同大小的堆空间将会产生堆内碎块。

一个 C、C++程序编译时内存分为 5 大存储区：堆区、栈区、全局区、文字常量区、程序代码区。

6. 面向对象的三大特征

• 封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。
• 继承，是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。继承的过程，就是从一般到特殊的过程。要实现继承，可以通过“继承”和“组合”来实现。
• 多态，简单的说，就是一句话：允许将指向子类类型的指针赋值给父类类型的指针。实现多态，有二种方式，覆盖，重载。

• • 覆盖，是指子类重新定义父类的虚函数的做法。
  • 重载，是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。

总结：作用

• 封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化
• 继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用
• 多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

7. 简述多态的实现原理

编译器发现一个类中有虚函数，便会立即为此类生成虚函数表vtable。虚函数表的各表项为指向对应虚函数的指针。编译器还会在此类中隐含插入一个指针 vptr指向虚函数表。调用此类的构造函数时，在类的构造函数中，编译器会隐含执行 vptr 与 vtable 的关联代码，将 vptr 指向对应的 vtable，将类与此类的 vtable 联系了起来。另外在调用类的构造函数时，指向基础类的指针此时已经变成指向具体的类的 this 指针，这样依靠此 this 指针即可得到正确的 vtable。

如此才能真正与函数体进行连接，这就是动态联编，实现多态的基本原理。

注意：一定要区分虚函数，纯虚函数、虚拟继承的关系和区别。牢记虚函数实现原理，因为多态C++面试的重要考点之一，而虚函数是实现多态的基础。

8. c++空类的成员函数

• 缺省的构造函数
• 缺省的拷贝构造函数
• 缺省的赋值运算符
• 缺省的析构函数
• 缺省的取址运算符
• 缺省的取址运算符const

注意：只有当实际使用这些函数的时候，编译器才会去定义它们。

9. 谈谈你对拷贝构造函数和赋值运算符的认识

两个不同之处：

• 拷贝构造函数生成新的类对象，而赋值运算符不能。
• 由于拷贝构造函数是直接构造一个新的类对象，所以在初始化这个对象之前不用检验源对象是否和新建对象相同。而赋值运算符则需要这个操作，另外赋值运算中如果原来的对象中有内存分配要先把内存释放掉。

注意：当有类中有指针类型的成员变量时，一定要重写拷贝构造函数和赋值运算符，不要使用默认的。

10. 用 C++设计一个不能被继承的类

class Base
{
        private:
             Base() {}
              ~Base() {}
};
class Derived : public Base
{
        public:
             Derived() : Base() {}
             ~Derived() {}
};

c++ 中的流对象就是采用这样的原理。防止被赋值、复制。

11. 类成员的重写、重载和隐藏的区别

重写和重载主要有以下几点不同

• 范围的区别：被重写的和重写的函数在两个类中，而重载和被重载的函数在同一个类中。
• 参数的区别：被重写函数和重写函数的参数列表一定相同，而被重载函数和重载函数的参数列表一定不同。
• virtual 的区别：重写的基类中被重写的函数必须要有 virtual 修饰，而重载函数和被重载函数可以被virtual 修饰，也可以没有。

隐藏和重写、重载有以下几点不同

• 与重载的范围不同：和重写一样，隐藏函数和被隐藏函数不在同一个类中
• 参数的区别：隐藏函数和被隐藏的函数的参数列表可以相同，也可不同，但是函数名肯定要相同。当参数不相同时，无论基类中的参数是否被 virtual 修饰，基类的函数都是被隐藏，而不是被重写

说明：虽然重载和覆盖都是实现多态的基础，但是两者实现的技术完全不相同，达到的目的也是完全不同的，覆盖是动态绑定的多态，而重载是静态绑定的多态。

12. extern 有什么作用

extern 标识的变量或者函数声明其定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其它模块中寻找其定义。

13. 引用和指针区别

• 引用必须被初始化，但是不分配存储空间。指针不必在声明时初始化，在初始化的时候需要分配存储空间
• 引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象
• 不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针

14. 数组指针

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
        int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
        int *ptr = (int*)(&a+1);
        cout << *(ptr-1) << "\t" << *(ptr-2) << endl; // 5 4
        cout << "----------------" << endl;
        int *p = (int *)(a+1);                        //2
        cout << *p << endl;
}

15. const int *a  和 int * const a 区别

int main()
{
    int b = 3;
    int c = 4;
    const int *p =  &b;    //等价于 int const *p = &b;
    p = &c;                //修饰值，指针可变
                           //*p = 5;//error 修饰值，值不可变
    cout << *p << endl;
 
    int a = 5;
    int * const q = &a;     //修饰指针
                            //p = &c;//error修饰指针，指针不可变
    *p = 5;               //修饰指针，值可变
}