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昨天 19:53 门头沟学院 C++ 发布于河北

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三七互娱游戏开发-C++ 一面

1. 自我介绍

2. 这两个项目是你自己写的吗？

3. 指针和引用的区别是啥？

核心区别

（1）引用底层实现

语法层面引用是“变量别名”，底层编译器通过指针实现：

编译时会为引用分配与指针相同的内存（如64位系统8字节），存储绑定变量的地址；
运行时访问引用等同于通过指针解引用访问原变量（如int &a = b; a = 10;等价于int *p = &b; *p = 10;）；
区别仅在于编译器做了语法约束（如强制初始化、禁止修改指向），无额外性能开销。

（2）引用作为函数返回值的风险

风险点：

返回局部变量的引用：局部变量存在栈上，函数结束后栈帧销毁，引用指向非法内存（野引用）；示例：int& func() { int a = 10; return a; } → 调用func()后引用指向已释放的栈空间；
返回临时对象的非const引用：临时对象生命周期仅在表达式内，引用悬空。

正确场景：

返回类成员变量的引用（如std::string& operator[](int idx)）；
返回全局/静态变量的引用。

4. 栈内存和堆内存的分配和释放

核心区别

（1）堆申请空间是真实内存还是虚拟内存

堆申请的是虚拟内存：

操作系统为进程分配虚拟地址空间（如64位系统48位虚拟地址），new/malloc仅在虚拟地址空间中标记一段地址为“已分配”；
只有当程序首次访问该虚拟地址时，操作系统才会通过MMU（内存管理单元）将虚拟地址映射到物理内存（真实内存），触发“缺页中断”；
虚拟内存的优势：进程间地址隔离、突破物理内存大小限制。

（2）new和malloc的区别

（3）堆内存碎片化的原因及解决方案

碎片化原因：

频繁申请/释放不同大小的堆内存块，导致内存空间被分割为大量不连续的小空闲块（外部碎片）；
内部碎片：分配的内存块大于实际需求（如malloc按8字节对齐，申请1字节会分配8字节）。

解决方案：

内存池：预分配大块连续堆内存，划分为固定大小的内存块，统一管理申请/释放，减少系统调用和碎片；
内存对齐：按固定大小（如16字节）分配，减少内部碎片；
碎片整理：空闲时合并相邻空闲块（内存池的“内存合并”逻辑）；
使用智能指针：减少手动释放导致的内存块零散问题。

5. 怎么避免内存泄漏

核心方法

使用智能指针：替代裸指针管理堆内存，自动释放；
遵循RAII原则：将资源（内存/文件句柄/锁）封装到类中，构造时申请，析构时释放；
工具检测：用Valgrind、AddressSanitizer、Visual Leak Detector排查泄漏；
规范编码：配对使用new/delete、new[]/delete[]，避免重复释放/悬空指针；
内存池：统一管理堆内存申请/释放，减少零散内存块。

（1）RAII思想 -> 智能指针

RAII（资源获取即初始化）核心：将资源的生命周期与对象绑定，对象创建时获取资源，对象销毁时自动释放资源；
智能指针是RAII的典型实现：封装裸指针，析构函数中调用delete释放内存，无需手动管理。

① 智能指针有几种，有什么特点

② shared_ptr的循环引用是怎么回事

循环引用场景：A的shared_ptr指向B，B的shared_ptr指向A → 双方引用计数互锁（均为1），析构时计数无法归0，对象无法释放，导致内存泄漏；
解决方法：将其中一方的shared_ptr改为weak_ptr（如B中用weak_ptr<A>指向A），weak_ptr不增加引用计数，外部释放后计数可归0。

③ 智能指针和裸指针有什么优缺点

④weak_ptr的lock()方法返回空的场景及处理

lock()返回空的场景：weak_ptr观察的对象已被销毁（shared_ptr引用计数为0）；
处理方式：调用lock()前先通过expired()判断对象是否存活；lock()返回shared_ptr后判空，再访问对象，避免空指针访问：

std::weak_ptr<Obj> wp = ...;
if (auto sp = wp.lock()) { // lock()返回shared_ptr，非空则对象存活
    sp->do_something();
} else {
    // 处理对象已销毁的逻辑
}

6. C++的多态是怎么实现的

C++多态分为静态多态（编译期）和动态多态（运行期）：

（1）模板+函数重载（静态多态）

函数重载：同一作用域内函数名相同、参数列表不同，编译器根据实参类型在编译期绑定函数；
模板：template <typename T> T add(T a, T b)，编译器根据传入类型实例化不同版本，编译期确定调用；
核心：编译期确定调用的函数，无运行时开销。

（2）继承+虚函数

实现步骤：父类声明虚函数（virtual void func()）；子类重写虚函数（void func() override）；父类指针/引用指向子类对象，运行期调用子类重写的函数；
底层原理：编译器为含虚函数的类生成虚表（vtable）（存储所有虚函数地址）；类对象包含虚表指针（vptr），指向所属类的虚表；运行期通过vptr找到对应类的vtable，调用重写后的虚函数。

（3）虚函数存放在哪里

虚函数的代码存放在代码区（text段）（与普通函数一致）；
虚函数的地址存放在虚表（vtable）中，虚表属于类级别的数据，存放在全局/静态区（data段）；
虚表指针（vptr）存放在对象的内存布局中（通常是对象的第一个成员）。

（4）虚析构函数的底层原理及不写虚析构的坑

底层原理：析构函数声明为virtual后，会被加入虚表；子类重写析构函数（编译器自动处理），运行期通过虚表调用子类析构函数，保证“先析构子类、再析构父类”。
不写虚析构的坑：父类指针指向子类对象时，析构仅调用父类析构函数，子类析构函数不执行 → 子类资源泄漏（如子类堆内存未释放）

class Base { ~Base() {} }; // 非虚析构
class Derived : public Base { int *p = new int; ~Derived() { delete p; } };
Base *ptr = new Derived();
delete ptr; // 仅调用Base::~Base()，Derived的p未释放，内存泄漏

7. 用过什么排序或者你最常用的排序是什么

（推荐回答：快速排序，兼顾性能和实用性）我最常用的是快速排序，其次是归并排序和插入排序（小规模数据）。

（1）快速排序的原理是什么，简要说明一下

核心是“分治思想”，步骤：

选基准：从数组中选一个元素作为基准（pivot，通常选首/尾/中间元素）；
分区：遍历数组，将小于基准的元素放到左区间，大于基准的放到右区间，基准归位；
递归：对左右区间重复上述步骤，直到区间长度为1（有序）。

（2）快速排序的最坏时间复杂度及优化方案

最坏时间复杂度：（如数组已排序，选首元素为基准，分区后左区间为空，右区间n-1个元素）；
优化方案：基准优化：选“首+中+尾”三个元素的中位数作为基准；小规模数据优化：区间长度小于10时，改用插入排序（避免递归开销）；三路快排：将数组分为“小于基准、等于基准、大于基准”三部分，避免重复元素导致的性能退化；随机选基准：随机选取基准元素，降低最坏情况概率。

8. 设计模式用过哪些？

（推荐回答：创建型+结构型各1-2个，突出落地场景）我用过创建型的单例模式、简单工厂模式，结构型的适配器模式：

单例模式：用于内存池、日志器（全局唯一实例）；
简单工厂模式：用于TCP服务器的客户端连接处理（根据协议类型创建不同的处理类）；
适配器模式：适配不同版本的第三方库接口。

（1）单例模式是怎么实现的

单例模式核心是“保证类仅有一个实例，提供全局访问点”，主要有两种实现：

饿汉模式：

class Singleton {
private:
    static Singleton instance; // 程序启动时初始化（全局区）
    Singleton() = default; // 私有化构造
    Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁用拷贝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁用赋值
public:
    static Singleton& getInstance() { return instance; }
};
Singleton Singleton::instance; // 类外初始化

2. 懒汉模式：

class Singleton {
private:
    static std::unique_ptr<Singleton> instance;
    static std::mutex mtx;
    Singleton() = default;
    Singleton(const Singleton&) = delete;
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
public:
    static Singleton& getInstance() {
        if (!instance) { // 第一次检查（减少锁

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