东软集团 C++开发 二面

1. C++ 中虚函数的作用是什么，虚函数表是怎么工作的

答案：虚函数的核心作用是支持运行时多态。当父类指针或引用指向子类对象时，调用虚函数可以在运行时决定具体执行哪个版本，而不是在编译期静态绑定。

底层上，编译器通常会为包含虚函数的类生成一张虚函数表，表里保存对应虚函数地址；对象内部会有一个隐藏的虚表指针，指向当前对象实际类型对应的虚表。调用虚函数时，大致过程是：

• 先通过对象拿到虚表指针
• 再从虚表中找到对应函数地址
• 最终调用实际类型的实现

如果析构函数涉及多态删除，基类析构函数一般也要声明为虚函数，否则通过基类指针删除派生类对象会出现未定义行为。

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual void run() {
        cout << "Base::run" << endl;
    }

    virtual ~Base() = default;
};

class Derived : public Base {
public:
    void run() override {
        cout << "Derived::run" << endl;
    }
};

int main() {
    Base* p = new Derived();
    p->run();
    delete p;
    return 0;
}

2. new 和 malloc 的区别是什么

答案：new 和 malloc 都可以申请内存，但它们不属于同一套机制。

malloc 是 C 语言库函数，做的事情主要是：

• 按字节申请一段原始内存
• 返回 void*
• 不会调用构造函数
• 释放时使用 free

new 是 C++ 运算符，除了分配内存外，还会：

• 根据类型返回对应指针
• 调用构造函数完成对象初始化
• 失败时默认抛出异常
• 释放时使用 delete
• new[] / delete[] 成对使用

实际开发里，如果是在 C++ 里管理对象，通常优先使用 new，更进一步则优先使用智能指针和 RAII，尽量减少手动管理内存。

代码：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

class Test {
public:
    Test() { cout << "constructor" << endl; }
    ~Test() { cout << "destructor" << endl; }
};

int main() {
    Test* p1 = new Test();
    delete p1;

    Test* p2 = (Test*)malloc(sizeof(Test));
    free(p2);

    return 0;
}

3. 引用和指针的区别是什么

答案：引用可以理解为变量的别名，指针本质上是一个保存地址的变量。它们都能间接操作对象，但语义和使用方式不同。

主要区别有：

• 引用定义时必须初始化，指针可以先不初始化
• 引用一旦绑定对象后不能再改绑，指针可以修改指向
• 引用使用时更像原变量，不需要显式解引用
• 指针可以为空，引用通常不能为空
• 指针更适合表达“可能没有对象”，引用更适合表达“必须有对象”

参数传递时：

• 值传递会拷贝对象
• 指针传递和引用传递都可以修改外部对象
• 如果只读且避免拷贝，常用 const T&

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

void change1(int x) {
    x = 100;
}

void change2(int* x) {
    if (x) *x = 200;
}

void change3(int& x) {
    x = 300;
}

int main() {
    int a = 10;
    change1(a);
    cout << a << endl;

    change2(&a);
    cout << a << endl;

    change3(a);
    cout << a << endl;
    return 0;
}

4. vector 和 list 的区别是什么，实际开发中怎么选

答案：vector 底层是连续内存，list 底层是双向链表。它们最本质的差异是内存布局不同，这会直接影响访问性能和操作特性。

vector 的特点：

• 连续内存，支持随机访问
• 遍历性能好，cache 友好
• 尾部插入效率高
• 扩容时可能触发整体搬迁
• 中间位置插入删除代价较高

list 的特点：

• 节点离散分布，不支持随机访问
• 插入删除方便
• 每个节点额外维护前后指针
• 内存开销更大
• 遍历局部性差

工程里 vector 使用得通常更多，因为：

• 连续内存对现代 CPU 更友好
• 遍历效率通常明显更高
• 很多业务场景读多写少

5. map 和 unordered_map 的区别是什么

答案：map 底层通常是红黑树，unordered_map 底层通常是哈希表。它们都可以保存 key-value，但在有序性、复杂度和使用场景上差异较大。

map 的特点：

• 按 key 有序
• 查找、插入、删除复杂度一般是 O(log n)
• 支持范围查询、上下界查找
• 迭代输出有序

unordered_map 的特点：

• 无序
• 平均查找、插入、删除是 O(1)
• 冲突严重时可能退化
• 不适合需要有序遍历和范围操作的场景

如果需求是：

• 需要顺序、范围查询：优先 map
• 更关注单点查找性能：优先 unordered_map

代码：

#include <iostream>
#include <map>
#include <unordered_map>
using namespace std;

int main() {
    map<int, int> mp1;
    unordered_map<int, int> mp2;

    mp1[3] = 30;
    mp1[1] = 10;
    mp1[2] = 20;

    mp2[3] = 30;
    mp2[1] = 10;
    mp2[2] = 20;

    for (auto& [k, v] : mp1) {
        cout << k << " " << v << endl;
    }

    return 0;
}

6. 模板和模板特化的作用是什么

答案：模板的作用是把类型参数化，让一套代码可以适配多种类型。这是 C++ 泛型编程的基础，常见有函数模板和类模板。

模板特化是在通用模板基础上，为某些特定类型提供专门实现。这样可以做到：

• 针对特殊类型优化行为
• 对某些类型做定制逻辑
• 在通用性和特殊性之间做平衡

模板特化常见分为：

• 全特化
• 偏特化

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class Printer {
public:
    void print() {
        cout << "generic" << endl;
    }
};

template <>
class Printer<int> {
public:
    void print() {
        cout << "int specialization" << endl;
    }
};

int main() {
    Printer<double> p1;
    p1.print();

    Printer<int> p2;
    p2.print();
    return 0;
}

7. 什么是右值引用，移动语义解决了什么问题

答案：右值引用是 C++11 引入的特性，形式是 T&&。它主要是为了支持移动语义和完美转发。

移动语义解决的问题是：很多对象在临时对象、返回值传递、容器扩容等场景下，本来只需要“转移资源所有权”，但如果按拷贝语义处理，就会产生额外的深拷贝开销。

典型收益有：

• 减少不必要的对象拷贝
• 提升容器操作效率
• 提高返回对象时的性能

一个类如果自己管理资源，比如堆内存、文件句柄、socket 等，通常要考虑：

• 拷贝构造
• 拷贝赋值
• 移动构造
• 移动赋值
• 析构函数

代码：

#include <iostream>
#include <utility>
using namespace std;

class Buffer {
public:
    Buffer(size_t n) : size_(n), data_(new int[n]) {
        cout << "construct" << endl;
    }

    ~Buffer() {
        delete[] data_;
    }

    Buffer(const Buffer& other) : size_(other.size_), data_(new int[other.size_]) {
        cout << "copy construct" << endl