C++ / 基础概念问题 | Zichuan365' Blog

分类—小点

1.内置类型无默认构造函数，需要显示的初始化
- int *p = new int；//未初始化
- int *p = new int（）；//初始化0
2.生命周期，作用域定义：——变量的生存时间，变量的使用范围
3.常量引用的作用：传引用不会新创建一个新变量然后进行拷贝，而是直接传对象，速度快，同时保证了在函数内部无法对对象进行修改。
4.protested的作用：完全为了子类服务。能在子类继承父类后，保证父类中对象能被子类访问的同时，不被类外成员访问。
5.野指针：指针指向了不合理的地址。（指向释放了的资源，指向未被初始化的对象）
6.函数指针：是指向函数的指针。每个函数都有一个入口地址，函数指针就指向该地址。有了该指针变量就可以调用该函数了。
7.静态函数和虚函数区别：静态函数编译前已经确定，虚函数动态绑定。

关键字、动态内存

1.补码的作用即表示

计算机中全是加运算，补码的是为了将计算机中的减法化为加法，这样只需要考虑加法就可以了。
相当于完成了数字，0到255和-128到127的映射关系。
1. tip:-128只有补码 1000 0000
2. 负数的补码：符号位不变，取反，+1
  - -8
  - 原码：1000 1000
  - 反码：1111 0111
  - 补码：1111 1110

2.float和double如何取0

float有效数字为6位。double有效数字为10位。
我们利用 fabs(float x)函数来求取浮点数的绝对值，从而进行比较
- if(fabs(x)< 0.000001)

3.C++关键字 / 运算符（操作符）

关键字

运算符/操作符
- 自增自减 ++ / –
- 关系操作符 < 、> 、<= 、>=
- 逻辑运算符号 && 和 ||
- 位操作符
  - 按位与 & ——双1才1
  - 按位或 | ——有1则1
  - 按位异或 ^ ——不同1，相同0
  - 取反 ~
  - 左移<< 乘以2
  - 右移>> 除以2

4.malloc/free和new/delete的区别

malloc/free是库函数，需要库支持，而new/delete是C++的关键字，需要编译器支持
new相比malloc内置sizeof、类型转换、安全检查等功能，更简单更安全
new/delete可以分别调用构造和析构函数，而malloc/free不可以
分配内存失败，前者返回NULL，后者抛出异常

5.如何减少因为手动申请和释放内存，带来的内存碎片

采用内存池来实现内存的管理（先从内存池中拿，不够的话再去申请新的）
定义：内存池是一种内存分配的方式。在申请动态内存时，预先申请分配一些内存块做备用。如果申请内存就从内存池中拿内存块分配，不够再申请新的内存。
优点：尽量避免内存碎片，提高内存分配效率

6.C++怎么定义常量，常量存放在哪个位置

E栈区—存放函数局部变量，形参和函数返回值等
D堆区—存放 malloc 和 new 自己开辟的内存————手动申请和释放
C静态区（全局区）—存放静态变量和全局变量
B常量区—存放常量，如：10，字符串常量等等
A代码区—存放程序代码

局部变量：栈区

全局常量：全局区 / 静态区，对于全局变量，编译期一般不分配内存，放在符号表中以提高访问效率

字符串常量：常量区

指针*、const、static、extern

1.引用和指针的区别

指针是对象的地址，有自己的空间，
- 所以初始化指针可以为NULL。而引用是对象的别名，没有自己内存空间，必须实例化。
有指向指针的指针，但是没有引用的引用，引用的对象必须是实体
使用时：
- 3.1指针可以改变指向别的对象，而引用不可以改变
- 3.2引用可以直接操作对象，而指针需要解引
- 3.3引用++，和指针++意义完全不同
如果返回动态分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能产生内存泄漏

2.指针作为参数传递时：const修饰函数形参指针

告诉函数传入的形参不会发生变化。
当传入的是地址的话，最好使用const形参，否则const指针不能做实参。这样可以增加函数的兼容性
- 既兼容常指针和非常指针两种类型int* 和 *const int

3.类中的const—const成员函数，const类成员变量

const成员变量：类内定义，只在每个类对象初始化时候定义，不能直接初始化，依靠初始化成员。
static成员变量：类内定义，类外实现。
const成员函数：他暂时修改了类中this指针的状态，顶层和底层都为const指针，所以所指向的对象都无法修改。为有些不改变值的函数提供便利。

4.顶层const和底层const

const *pi————底层const——指针指向常量

*pi const ————顶层const——指针为常指针

作用1：
- 常量的底层const 不能赋值给 非常量的底层const
- 非常量的底层const = 常量的底层const 错误

int num_c = 3;
const int *p_c = &num_c;  //p_c为底层const的指针
//int *p_d = p_c;  		//错误，不能将底层const指针赋值给非底层const指针
const int *p_d = p_c; 	//正确，可以将底层const指针复制给底层const指针

作用2：
- const_cast只能移除底层const对象的特性
- 底层const指针不能赋值给非底层const指针。

const_cast强制类型转换，只能移除底层const。

5.extern关键词的作用

关键词extern用于声明全局变量和全局函数，让编译器可以跨文件找到他
为了兼容C++和C的混合编译。由于C++增加了重载函数，编译器会将函数名和形参生成一个中间变量，而C编译器不会考虑这个问题。为了解决编译器的兼容问题。

6.static关键词的作用

类外：
- 隐藏函数，避免冲突——static变量和函数对其他源文件是隐藏的
- 静态对象只需要一次赋值，减少工作量
- 静态变量具有持久性，在程序退出时才会释放
类内：
- 类中静态函数和成员变量是为整个类服务，不与单个类对象服务
- 静态成员变量类内声明，类外定义
- 类静态函数无需初始化类对象，直接可以调用。同时无类中非静态成员，需要通过辅助指针来实现全类的访问。（写过相机的类，回调函数为static）

C++11特性、类、多态

1.C++的封装、继承、多态

封装的作用：规定访问权限，保证数据的完整性和安全性。同时让代码更加直观
继承的作用：继承是多态的前提，是C++面向对象的重要体现，泛型编程的前提保证
- 在父类的基础上定义子类，升级和改造父类的功能，实现代码复用，可以很好的提高代码的复用率。
多态的作用：多态分为静态多态和动态多态。
- 前者：主要依靠函数重载和函数模板、类模板实现。
  - 后者：依靠子类对父类虚函数的重写，在使用父类指针指向子类对象时函数的动态绑定实现。
  - 结果：提高代码的拓展性和维护性

2.左值引用和右值引用

左值引用：首先有明确地址的为左值，无的明确地址为右值。
- 我们可以利用左值引用将左值转换为右值，这样就可以直接将左值引用作为函数的形参输入，避免一些不要要的临时对象拷贝和构造。

右值引用：顾名思义，是对右值的引用，还是右值
- C++利用右值引用是为了减少对象初始化时，所属需要的时间。我们可以理解成复制和剪切的关系。
- 通过移动构造，利用生命值周期短的右值来初始化对象。避免了不必要的构造和拷贝构造，释放等步骤。（指针直接指向自己）
补充：
- 有些生命周期短的右值，可以通过move函数，将其变为右值，从而移动构造。
- 完美转发：函数输入的是左值或右值，输出值还保持原来的特性，它是完美的。

3.vector中push_back()和emplace_back()区别

C++中未加入右值引用时候，我们常常利用push_back来给容器插入元素：
- 1.构造函数——构造这个临时变量
- 2.拷贝构造——将元素拷贝入容器
- 3.释放临时变量
加入右值引用后，push_back优化版本：
- 1.构造函数——构造这个临时变量
- 2.移动构造——将元素转移到容器，无需释放
emplace_back()
- 容器内原地构造——不需要拷贝和移动，节省了资源开销

4.泛型编程（静态多态）

泛型编程指的是满足多种类型的代码编写方式。静态的多态
在C++中，模板是泛型编程的基础，模板是创建函数和类的公式。
我们常用的泛型编程方式是，函数重载，函数模板和类模板
- 标准函数库中的容器、迭代器、算法都是泛型编程很好的例子。

5.C++四种cast类型转换

const_cast ———— 用于移除类型const特性
static_cast ———— 只能用于满足隐式类型转换间的类型，当用于类型下行转换时，不安全，如有的const类型无法转换。
dynamic_cast ————用于父类指针向子类指针的转换，只能用于含有虚函数的类，只能转指针和引用，包含继承检查，所以是安全的
reinterpret_cast ———— 几乎什么都能转换，但是不安全

6.C++四种智能指针

作用：都是为了更好的管理堆上的资源——自动释放内存资源
方法：将指针放入管理的对象中，类似析构函数的调用，保证局部对象被析构从而释放资源
最常用：shared_ptr

auto_ptr，只能管理一个对象，不能在容器中使用
shared_ptr（引用计数型），但是要避免成环
- 优点：解决了多个智能指针间共享对象所有权的问题，也满足了容器对元素的要求，可以在STL容器中使用。
weak_ptr（弱引用，share的助手，配合share使用），解决share死锁问题
unique_ptr（独占型指针，只允许同一时间内一个智能指针指向该对象。当unique_ptr被销毁，其所指的对象也被销毁。显示了一种独占的思想）

7.父类析构函数为什么需要虚函数，而析构函数不是？

是为了更好的释放子类，防止在释放内存时产生内存泄漏。当父类指针指向子类时，如果父类析构函数不是虚函数，会导致子类释放释放的不彻底，导致内存泄漏
同时虚函数也会产生额外的内存开销，所以没必要是不用的。
虚函数的实现：
- 在有虚函数的类中，类的最开始部分是一个虚函数表的指针，表中存放了虚函数的地址。
重写虚函数时会替换虚函数表中的地址）
子类继承父类时也会继承其虚函数表，当子类重写父类中虚函数时，会将继承到的虚函数地址重新替换为新的重写地址。

8.说一下析构函数？

析构函数在类对象消亡的时候，自动调用，用于释放内存。
- 析构函数名称和构造函数相同，前方加取反号，不带任何返回值，不能被重载。
- 作为父类的类，析构函数必须是虚函数，防止内存泄漏
- 构造和析构的顺序依次ABBA。（A父类B子类）

9.说一下重载和重写？

都是C++多态的实现方式
- 区别在于重载是静态编译时的多态性，而重写是运行时动态的多态性。
- 重载在一个类中：函数名相同的函数，但是形参列表不同。返回值没有要求。
- 重写子类父类中：子类继承父类，对父类中的虚函数进行重新定义。

10.说一下多态？

多态主要分为静态和动态两种。
静态多态主要靠重载和C++模板来实现，在编译时已经确定，需要程序员实例化。
动态多态主要靠虚函数来实现，虚函数在运行期间动态绑定子类对象。

实现了动态联编，使程序运行效率更高，更容易维护和操作。

11.说一下RTTI—Run time type identification

RTTI意思：运行时类型识别—（静态类型在程序运行时，不会发生变化，所以不需要）
C++引入这个机制：目的让程序在运行能够根据父类的指针或引用来获得该指针或引用所指对象的实际类型。
C++主要通过typeid运算符和dynamic_cast运算符来表现
typeid：返回其表达式或类型名的实际类型
dynamic_cast：实现父类指针与子类指针相互转换（向下），若失败返回NULL—转换存在不安全，其可以保证

12.拷贝构造函数Person A（a）和拷贝赋值函数 A = B 的形参可以进行值传递吗

不可以，（必须是引用&）这样的话会无限循环下去。
- 原因：为了调用拷贝构造进行值传递，必须创建它的副本，这样导致无线调用构造函数，导致栈溢出

13.说一下C++——struct和class的区别

在实际的使用中：
我们常常：struct适合看成一个数据结构的实现体——零件信息，而class适合看成一个对象的实现体——相机类，各种接口。

默认继承权限和访问权限：

struct：public
class：private

类模板等关键字也只能使用class
C++保留struct是为了更好得去兼容C语言

14.说一下C++11有哪些新特性

auto关键字，编译器可以根据初始值自动推导出参数类型
nullptr关键字，减少二义性，C++中的空指针关键字，用于区分NULL和0
智能指针，shared_ptr,auto_ptr，用于解决内存管理问题
初始化列表，对类进行初始化
右值引用：基于右值引用可以实现移动语句和完美转发，消除没有必要的资源拷贝，资源开销
atomic原子操作用于多线程资源互斥操作
新增STL容器array以及tuple
匿名函数

15.为什么构造函数不能是虚函数？

存储角度：首先虚函数是通过虚函数表来调用的，而对象还没有实例化，根本不存在虚函数表，如何去调用函数。
使用角度：虚函数是在类型不明确的情况下，通过父类指针指向子类对象从而实现虚函数的重写。但是构造函数是需要在类型明确的情况下调用的，两者是矛盾的。（一个明确类型，一个不是）