C++面经

豆包整理

首先是基础，C++和C的区别，C是面向过程，C++是多范式，支持面向对象和泛型编程，还有类、继承、多态这些特性，异常处理和STL也是C++独有的。const关键字能修饰变量、引用和成员函数，分别让变量只读、引用指向的对象不能改，以及成员函数不能修改成员变量。static关键字在函数里是局部静态变量，能保持状态；在类里是所有对象共享的成员，静态成员函数不依赖对象；在文件作用域能让变量或函数只在当前文件可见。指针和引用的区别，引用是别名，必须初始化，绑定后不能改，不能为空；指针是存地址的变量，可以不初始化，能指向不同对象，也能为空。然后是面向对象，虚函数通过虚函数表和虚表指针实现多态，每个含虚函数的类有个虚函数表，对象里有指向虚函数表的指针。纯虚函数是后面加=0的函数，包含纯虚函数的类是抽象类，不能实例化，子类必须实现纯虚函数。虚继承是为了解决菱形继承问题，让派生类里基类只有一份拷贝。override关键字显式声明函数覆盖基类虚函数，final关键字能禁止类被继承或虚函数被重写。内存管理方面，new/delete是C++的运算符，会调用构造函数和析构函数，返回具体类型的指针；malloc/free是C库函数，只分配内存，返回void*指针，需要手动计算大小和转换类型。智能指针有unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr，unique_ptr独占所有权，不能复制只能移动；shared_ptr通过引用计数共享所有权，要注意循环引用的问题；weak_ptr是shared_ptr的弱引用，不增加引用计数，用来解决循环引用。STL部分，vector是动态数组，底层是连续内存，空间不足时会扩容，通常是2倍，频繁扩容影响性能，reserve可以预分配空间。map基于红黑树实现，元素有序，操作复杂度是O(log n)；unordered_map基于哈希表实现，元素无序，平均操作复杂度是O(1)，但哈希冲突时性能会下降。迭代器失效的场景，vector插入或删除元素可能导致所有迭代器失效，map和unordered_map插入元素时迭代器通常不会失效，删除元素时只有被删除元素的迭代器失效。多线程方面，线程安全是指多个线程访问共享资源时不会出现数据竞争等问题。mutex是互斥锁，用来保护共享资源，lock_guard和unique_lock是RAII风格的锁管理工具，能自动释放锁。atomic是原子类型，对其操作是原子的，不需要加锁，性能更高。死锁的四个条件是互斥、请求保持、不可剥夺和环路等待，预防死锁的方法有按固定顺序获取锁、使用RAII管理锁、设置超时机制等。模板和泛型编程，SFINAE技术是指模板参数替换失败时不会报错，而是尝试其他重载，常用于类型检查。模板特化是为特定类型提供特殊的模板实现，全特化是指定所有模板参数，偏特化是指定部分模板参数。现代C++特性，lambda表达式是匿名函数，语法是捕获列表{函数体}，捕获列表可以按值或按引用捕获外部变量。移动语义通过右值引用实现，能避免不必要的拷贝，提高性能，std::move可以将左值转换为右值。constexpr在C++11中只能用于简单函数，C++14后可以用于更复杂的函数，允许在编译期计算。常见的设计模式，单例模式确保一个类只有一个实例，通常用局部静态变量实现线程安全的单例。观察者模式定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。

常见问题

枚举和枚举类有什么区别

简单来说，枚举 (enum) 是 C++ 中的传统方式（不限定作用域），而 枚举类 (enum class) 是 C++11 引入的现代方式（限定作用域）。你可以把 enum 想象成“自由散漫”的旧工具，而 enum class 是“严谨、安全”的新工具。以下是它们的核心区别：

1. 作用域 (Scope) —— 最显著的区别
   • enum (不限定作用域)： 枚举成员的名字直接暴露在外部作用域。这意味着如果两个枚举有相同的成员名，程序会报错。
   • enum class (限定作用域)： 成员名被封闭在类内部。必须通过 ClassName::Member 的方式访问。

    // 传统枚举
    enum TrafficLight { RED, GREEN };
    // enum Color { RED, BLUE }; // 错误！RED 已经定义过了
   
    // 枚举类
    enum class NewTrafficLight { RED, GREEN };
    enum class NewColor { RED, BLUE }; // 正确！它们在不同的“房间”里
   

2. 隐式转换 (Type Safety)
   • enum： 枚举值可以自动（隐式）转换为整数（int）。这虽然方便，但容易导致逻辑漏洞（例如：把“红灯”和数字 0 混用）。
   • enum class： 严禁隐式转换。如果你想把枚举值当整数用，必须进行强制类型转换（如 static_cast(...)）。

    TrafficLight light = RED;
    if (light == 0) { /* 这里的比较是合法的，但可能不符合本意 */ }
   
    NewTrafficLight newLight = NewTrafficLight::RED;
    // if (newLight == 0) { /* 编译报错！类型不安全 */ }
   

3. 底层类型 (Underlying Type)
   • enum： 底层类型不固定，由编译器决定（通常是 int），且不支持前置声明（除非在现代 C++ 中指定了类型）。
   • enum class： 默认底层类型是 int，但你可以手动指定（如 char, uint32_t），这不仅能节省内存，还支持前置声明。

    enum class Status : char { // 指定只占用 1 字节
        OK = 0,
        ERROR = 1
    };
   

对比总结表