C++八股文（基础知识篇1）

1. C++ 和 C 有什么区别？

C++是C语言的超集，主要区别在于：

• 编程范式：C是面向过程的，C++支持面向对象、泛型编程和函数式编程
• 核心特性：C++增加了类、继承、多态、封装、模板、异常处理、命名空间等
• 内存管理：C用malloc/free，C++用new/delete，并支持构造/析构函数自动管理资源
• 类型检查：C++的类型检查更严格
• 标准库：C++有STL容器、算法和迭代器，功能更强大

2. 引用（Reference）与指针（Pointer）有什么区别？

• 初始化：引用必须在定义时初始化，指针可以先声明后赋值
• 重新绑定：引用一旦绑定不能改变，指针可以指向不同对象
• 空值：引用不能为空，指针可以是nullptr
• 语法：引用使用更简洁，像操作原变量一样；指针需要解引用操作
• 内存：引用通常不占额外空间（编译器优化），指针占用内存存储地址
• 使用场景：引用常用于函数参数传递，指针更灵活，适合动态内存和数据结构

3. 深拷贝与浅拷贝有什么区别？

• 浅拷贝：只复制对象的值，如果有指针成员，只复制指针地址，不复制指针指向的内容。多个对象共享同一块内存，析构时会导致重复释放
• 深拷贝：不仅复制对象的值，还会为指针成员重新分配内存并复制内容。每个对象独立管理自己的资源
• 默认行为：编译器生成的默认拷贝构造函数和赋值运算符执行浅拷贝
• 何时需要深拷贝：当类中有指针成员、动态分配的资源时，需要自定义深拷贝

4. 什么是构造函数和析构函数？

• 构造函数：对象创建时自动调用，用于初始化对象。函数名与类名相同，无返回值。可以重载，支持默认参数和初始化列表
• 析构函数：对象销毁时自动调用，用于清理资源（释放内存、关闭文件等）。函数名是~加类名，无参数无返回值，不能重载
• 调用时机：栈对象离开作用域时、delete堆对象时、程序结束时全局对象销毁
• 虚析构函数：基类析构函数应该是虚函数，确保通过基类指针删除派生类对象时正确调用析构函数

5. 如何定义常量（const）？

• 常量变量：const int MAX = 100; 必须初始化，不能修改
• 常量指针：const int* p 指向常量，不能通过p修改值；int* const p 指针本身是常量，不能改变指向
• 常量引用：const int& ref = value; 常用于函数参数，避免拷贝且防止修改
• 常量成员函数：void func() const; 承诺不修改成员变量，可被常量对象调用
• 编译期常量：constexpr int SIZE = 10; C++11引入，编译时求值

6. new 和 delete 是如何工作的？

• new的工作：①分配内存（调用operator new）②调用构造函数初始化对象③返回指向对象的指针
• delete的工作：①调用析构函数②释放内存（调用operator delete）
• 数组形式：new[] 分配数组，delete[] 释放数组，必须配对使用
• 失败处理：new失败抛出bad_alloc异常，可用nothrow版本返回nullptr
• 与malloc/free区别：new/delete会调用构造/析构函数，malloc/free只管理内存

7. sizeof 和 alignof 的作用是什么？

• sizeof：编译期运算符，返回类型或对象占用的字节数。对数组返回总大小，对指针返回指针本身大小（通常4或8字节）
• alignof：C++11引入，返回类型的对齐要求（字节数）。CPU访问对齐的数据更高效
• 结构体大小：受内存对齐影响，可能有填充字节，不是简单的成员大小相加
• 使用场景：sizeof常用于内存分配、数组元素计数；alignof用于底层内存布局优化

8. 默认构造函数和拷贝构造函数有什么区别？

• 默认构造函数：无参数或所有参数都有默认值，用于创建对象。MyClass obj; 如果没定义任何构造函数，编译器会生成
• 拷贝构造函数：参数是同类型对象的引用，用于用已有对象初始化新对象。MyClass obj2(obj1); 或 MyClass obj2 = obj1;
• 调用时机：拷贝构造在对象作为函数参数传递、函数返回对象、用对象初始化另一对象时调用
• 编译器生成：如果不定义，编译器会生成默认版本，执行成员逐个拷贝

9. const 关键字的用途是什么？

• 定义常量：防止变量被修改，提高代码安全性
• 函数参数：void func(const string& str) 避免拷贝开销且保证不修改实参
• 成员函数：int getValue() const 表明不修改对象状态，常量对象只能调用const成员函数
• 返回值：const int* getPtr() 防止返回值被修改
• 编译优化：编译器可以对const进行优化，提高性能
• 接口设计：明确表达设计意图，增强代码可读性和可维护性

10. 如何使用 static 关键字？

• 静态局部变量：函数内的static变量只初始化一次，生命周期是整个程序，但作用域仅在函数内
• 静态全局变量/函数：限制作用域在当前文件，实现文件级封装，避免命名冲突
• 静态成员变量：属于类而非对象，所有对象共享，必须在类外初始化
• 静态成员函数：不依赖具体对象，只能访问静态成员，通过类名调用
• 使用场景：单例模式、计数器、工厂方法、工具函数等