C++ 基础 常考面试题总结

1. C和C++的区别？

• C是面向过程的语言，核心是函数和过程；C++是多范式语言，支持面向过程、面向对象、泛型编程。
• C++在C基础上扩展了类、继承、多态、模板、STL等特性，C没有这些面向对象和泛型的能力。
• C++支持函数重载、运算符重载、异常处理，C不支持。
• C++的类型检查更严格，C相对更灵活但也更容易出错。
• C++引入了引用、命名空间、智能指针等现代特性，提升了代码安全性和可维护性。

2. const与#define的区别？

• 类型安全：const有明确类型，编译器会做类型检查；#define是简单文本替换，无类型，容易出错。
• 作用域：const遵循C++作用域规则，可限制在局部/类内；#define是全局宏，作用域从定义点到文件结束（或#undef）。
• 调试友好：const变量会进入符号表，调试时可见；#define宏在预处理阶段展开，调试时看不到原始宏名。
• 内存占用：const会分配内存（除非被优化掉）；#define不分配内存，只是文本替换。

3. 悬空指针与野指针的区别？

• 悬空指针：指向的内存已经被释放（如delete后未置空），但指针本身非空，访问会导致未定义行为。
• 野指针：未初始化的指针，值是随机垃圾值，指向不可预料的内存地址，访问极其危险。
• 共同点：两者都指向无效内存，访问都会导致程序崩溃或数据破坏。

4. struct与class的区别？

• 默认访问权限：struct默认是public，class默认是private。
• 默认继承权限：struct默认是public继承，class默认是private继承。
• 语义习惯：struct多用于数据聚合（POD类型），class多用于封装和行为定义。
• 语法上，两者几乎等价，可互换使用，只是默认权限不同。

5. sizeof和strlen的区别？

• sizeof是运算符，编译时计算，返回类型/对象占用的内存字节数，包括字符串末尾的'\0'。
• strlen是库函数，运行时计算，返回字符串的实际长度（不包括'\0'），遇到'\0'停止。
• 对数组：sizeof(数组名)返回整个数组大小；strlen(数组名)只计算到第一个'\0'。
• 对指针：sizeof(指针)返回指针本身大小（4/8字节）；strlen(指针)计算指向的字符串长度。

6. 32位、64位系统中，各种常用内置数据类型占用的字节数？

7. 深拷贝与浅拷贝的区别？

• 浅拷贝：仅拷贝指针本身，不拷贝指向的内存，多个对象共享同一块内存，释放时会导致double free。
• 深拷贝：拷贝指针指向的内存内容，每个对象拥有独立的内存，互不影响，避免内存泄漏和重复释放。
• 默认拷贝构造/赋值运算符是浅拷贝；当类中有堆内存成员时，必须手动实现深拷贝。

8. 派生类中构造函数、析构函数调用顺序？

• 构造顺序：先调用基类构造函数 → 再调用成员对象构造函数 → 最后调用派生类构造函数。
• 析构顺序：先调用派生类析构函数 → 再调用成员对象析构函数 → 最后调用基类析构函数。
• 多继承时，基类构造顺序按声明顺序，析构顺序相反。

9. C++类中数据成员初始化顺序？

• 初始化顺序与成员在类中的声明顺序一致，与初始化列表中的顺序无关。
• 先初始化基类成员，再初始化本类成员，按声明顺序依次初始化。
• 若初始化列表中顺序与声明顺序不同，仍按声明顺序初始化，可能导致未定义行为。

10. 结构体内存对齐问题？结构体/类大小的计算？

• 内存对齐是为了提升CPU访问效率，编译器会自动填充字节，使成员地址对齐到指定边界（如4/8字节）。
• 对齐规则：每个成员的起始地址是自身大小的整数倍；结构体总大小是最大成员大小的整数倍；嵌套结构体按其最大成员大小对齐。
• 例：struct { char a; int b; }，在32位系统中大小为8（char占1，填充3字节，int占4，共8）。

11. static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast的区别？

• static_cast：用于基本类型转换、父子类指针/引用转换（无运行时检查），编译期完成。
• dynamic_cast：用于多态类型的父子类指针/引用转换，运行时检查类型，失败返回空指针/抛出异常。
• const_cast：用于移除或添加const/volatile修饰，不能改变类型本身。
• reinterpret_cast：用于任意指针/整数之间的强制转换，直接重解释内存，极其危险，仅用于底层操作。

12. 智能指针是什么？

• 智能指针是封装了原始指针的类模板，通过RAII机制自动管理堆内存，避免内存泄漏。
• 核心类型：unique_ptr：独占所有权，不可拷贝，可移动，离开作用域自动释放。shared_ptr：共享所有权，通过引用计数管理，计数为0时释放，线程安全。weak_ptr：辅助shared_ptr，不增加引用计数，解决循环引用问题。

13. 计算类大小例子

• 空类：大小为1字节（占位，保证不同对象地址不同）。
• 仅含非虚成员函数：大小为0（函数不占对象内存）。
• 含虚函数：大小为指针大小（4/8字节，指向虚函数表）。
• 例：

14. 大端与小端的概念？各自的优势是什么？

• 大端：高位字节存放在低地址，低位字节存放在高地址（符合人类阅读习惯）。
• 小端：低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地址（CPU处理更高效）。
• 优势：大端：网络传输常用，数据表示直观，便于调试。小端：CPU在处理多字节数据时，可直接从低地址开始读取，无需字节序转换。

15. C++中*和&同时使用是什么意思？

• int* &p：表示指向int的指针的引用，即指针的别名，可修改指针本身的值。
• int &*p：非法语法，不存在指向引用的指针（引用本身不是对象，无地址）。
• 常见场景：函数参数中传递指针的引用，用于修改指针本身（如动态分配内存）。

16. C++ vector与list区别？

17. 引用和指针之间的区别？

• 定义方式：引用必须在定义时初始化，且一旦绑定到某个对象后就不能再改变；指针可以在定义后重新指向其他对象。
• 空值情况：引用不能为“空”，必须绑定到一个有效的对象；指针可以为nullptr，表示不指向任何对象。
• 内存占用：引用本身不占用额外内存（本质是别名）；指针占用内存（32位4字节，64位8字节），存储指向对象的地址。
• 使用方式：引用直接使用对象名访问，无需解引用；指针需要通过*解引用访问对象。
• sizeof：sizeof(引用)返回被引用对象的大小；sizeof(指针)返回指针本身的大小。

18. 栈和堆中的内存分配有何区别？

19. 存在哪些类型的智能指针？

• unique_ptr：独占所有权，不可拷贝，可移动，离开作用域自动释放内存。
• shared_ptr：共享所有权，通过引用计数管理，线程安全，计数为0时释放。
• weak_ptr：辅助shared_ptr，不增加引用计数，可解决循环引用问题，需通过lock()转为shared_ptr使用。
• auto_ptr：C++98引入，C++11后被弃用，独占所有权但拷贝语义不安全。

20. unique_ptr是如何实现的？我们如何强制在unique_ptr中仅存在一个对象所有者？

• 实现核心：封装原始指针，在析构函数中调用delete释放内存；禁用拷贝构造和拷贝赋值运算符，只保留移动构造和移动赋值。
• 强制唯一所有者：显式删除拷贝构造函数和拷贝赋值运算符：unique_ptr(const unique_ptr&) = delete;和unique_ptr& operator=(const unique_ptr&) = delete;。提供移动语义：通过std::move转移所有权，确保同一时间只有一个unique_ptr指向对象。禁止拷贝，只允许移动，从语法层面保证所有权唯一。

21. 插入排序和选择排序

• 插入排序：核心：将未排序元素逐个插入到已排序序列的合适位置。时间复杂度：最好O(n)（已排序），最坏O(n²)，平均O(n²)。空间复杂度：O(1)，稳定排序。
• 选择排序：核心：每次从未排序部分选择最小/最大元素，放到已排序部分末尾。时间复杂度：最好/最坏/平均均为O(n²)。空间复杂度：O(1)，不稳定排序（交换可能破坏相等元素的相对顺序）。

22. 关于静态内存分配和动态内存分配的区别及过程

• 静态内存分配：时机：编译期/链接期确定，程序启动时分配。位置：全局/静态变量存放在数据段/只读数据段。生命周期：整个程序运行期间有效，程序结束时释放。特点：大小固定，分配/释放由编译器自动管理。
• 动态内存分配：时机：运行时根据需求分配。位置：堆区。生命周期：从new/malloc到delete/free，或进程退出。特点：大小可变，需手动管理，易产生内存泄漏/碎片。

23. C++从代码到可执行二进制文件的过程

1. 预处理：处理#include、#define等宏，生成.i文件。
2. 编译：将预处理后的代码翻译成汇编代码，生成.s文件。
3. 汇编：将汇编代码翻译成机器码，生成.o目标文件。
4. 链接：将