C++面试题汇总

1. new/delete和malloc/free：

delete会调用对象的析构函数,和new对应。
free只会释放内存。
malloc与free是C++/C语言的标准库函数，new/delete是C++的运算符。
它们都可用于申请动态内存和释放内存。
由于malloc/free是库函数而不是运算符，不在编译器控制权限之内，不能够把执行构造函数和析构函数的任务强加于malloc/free。
因此C++语言需要一个能完成动态内存分配和初始化工作的运算符new，以及一个能完成清理与释放内存工作的运算符delete。注意new/delete不是库函数。

2. delete和delete[]：

delete只会调用一次析构函数，而delete[]会调用每一个成员的析构函数。delete与new配套，delete []与new []配套

3. 常引用：

如果既要利用引用提高程序的效率，又要保护传递给函数的数据不在函数中被改变，就应使用常引用。

const int &a;

4. overload、override、overwrite的介绍

（1）overload（重载），即函数重载：
①在同一个类中；
②函数名字相同；
③函数参数不同（类型不同、数量不同，两者满足其一即可）；
④不以返回值类型不同作为函数重载的条件。
（2）override（覆盖，子类改写父类的虚函数），用于实现C++中多态：
①分别位于父类和子类中；
②子类改写父类中的virtual方法；
③与父类中的函数原型相同。
（3）overwrite（重写或叫隐藏，子类改写父类的非虚函数，从而屏蔽父类函数）：
①与overload类似，但是范围不同，是子类改写父类；
②与override类似，但是父类中的方法不是虚函数。

5. C++是不是类型安全的？

不是。两个不同类型的指针之间可以强制转换（用reinterpret cast)。C#是类型安全的。

6. main 函数执行以前，还会执行什么代码？

全局对象的构造函数会在main 函数之前执行。

7. 数组与指针的区别：

数组要么在静态存储区被创建（如全局数组），要么在栈上被创建。指针可以随时指向任意类型的内存块。

8. 引用与指针有什么区别？

引用必须被初始化，指针不必。

引用初始化以后不能被改变，指针可以改变所指的对象。

不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针。

9. 基类的析构函数不是虚函数，会带来什么问题？

派生类的析构函数用不上，会造成资源的泄漏。

10. 为什么数组名作为参数，会改变数组的内容，而其它类型如int却不会改变变量的值？

当数组名作为参数时，传递的实际上是地址。

11. 为什么需要使用堆，使用堆空间的原因？

直到运行时才知道一个对象需要多少内存空间；不知道对象的生存期到底有多长。

12. const关键字有哪些作用？

（1）欲阻止一个变量被改变，可以使用const关键字。在定义该const变量时，通常需要对它进行初始化，因为以后就没有机会再去改变它了；
（2）对指针来说，可以指定指针本身为const，也可以指定指针所指的数据为const，或二者同时指定为const；
（3）在一个函数声明中，const可以修饰形参，表明它是一个输入参数，在函数内部不能改变其值；
（4）对于类的成员函数，若指定其为const类型，则表明其是一个常函数，不能修改类的成员变量；
（5）对于类的成员函数，有时候必须指定其返回值为const类型，以使得其返回值不为“左值”。

13. 面向对象的三个基本特征，并简单叙述之？

1. 封装：将客观事物抽象成类，每个类对自身的数据和方法实行protection(private, protected, public)
2. 继承：广义的继承有三种实现形式：
   实现继承（指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力）、
   可视继承（子窗体使用父窗体的外观和实现代码）、
   接口继承（仅使用属性和方法，实现滞后到子类实现）。
   前两种（类继承）和后一种（对象组合=>接口继承以及纯虚函数）构成了功能复用的两种方式。
3. 多态：是将父对象设置成为和一个或更多的与他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。

14. 多态的作用？

1. 隐藏实现细节，使得代码能够模块化；扩展代码模块，实现代码重用；
2. 接口重用：为了类在继承和派生的时候，保证使用家族中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

15. 当一个类A 中没有声命任何成员变量与成员函数,这时sizeof(A)的值是多少，如果不是零，请解释一下编译器为什么没有让它为零。

sizeof(A) = 1；编译器不允许一个类的大小为0，会为它分配1字节的内存。若不这样做，那2个类A的实例在内存中将会无法区分。

16. 在C++中有没有纯虚构造函数？

构造函数不能是虚的。只能有虚的析构函数。

17. 在C++的一个类中声明一个 static 成员变量有没有用？

在C++类的成员变量被声明为 static（称为静态成员变量），意味着它为该类的所有实例所共享。类的静态成员函数也只能访问静态成员（变量或函数）。static是加了访问控制的全局变量，不被继承。

18. 函数重载，我们靠什么来区分调用的那个函数？靠返回值判断可以不可以？

只能靠参数而不能靠返回值类型的不同来区分重载函数。

19. 所有的运算符都能重载吗？

在 C++运算符集合中，有一些运算符是不允许被重载的。这种限制是出于安全方面的考虑，可防止错误和混乱。
（1）不能改变 C++内部数据类型（如 int,float 等）的运算符。
（2）不能重载‘.’，因为‘.’在类中对任何成员都有意义，已经成为标准用法。
（3）不能重载目前 C++运算符集合中没有的符号，如#,@,$等。原因有两点，一是难以理解，二是难以确定优先级。
（4）对已经存在的运算符进行重载时，不能改变优先级规则，否则将引起混乱。

20. extern关键字的作用：

extern置于变量或函数前，用于标示变量或函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。

21. static关键字的作用：

21.1 修饰局部变量

static修饰局部变量时，使得被修饰的变量成为静态变量，存储在静态区。存储在静态区的数据生命周期与程序相同，在main函数之前初始化，在程序退出时销毁。（无论是局部静态还是全局静态）

21.2 修饰全局变量

全局变量本来就存储在静态区，因此static并不能改变其存储位置。但是，static限制了其链接属性。被static修饰的全局变量只能被该包含该定义的文件访问（即改变了作用域）。

21.3 修饰函数

static修饰函数使得函数只能在包含该函数定义的文件中被调用。对于静态函数，声明和定义需要放在同一个文件夹中。

21.4 修饰成员变量

用static修饰类的数据成员使其成为类的全局变量，会被类的所有对象共享，包括派生类的对象，所有的对象都只维持同一个实例。 因此，static成员必须在类外进行初始化(初始化格式：int base::var=10;)，而不能在构造函数内进行初始化，不过也可以用const修饰static数据成员在类内初始化。

21.5 修饰成员函数

用static修饰成员函数，使这个类只存在这一份函数，所有对象共享该函数，不含this指针，因而只能访问类的static成员变量。静态成员是可以独立访问的，也就是说，无须创建任何对象实例就可以访问。例如可以封装某些算法，比如数学函数，如ln，sin，tan等等，这些函数本就没必要属于任何一个对象，所以从类上调用感觉更好，比如定义一个数学函数类Math，调用Math::sin(3.14);还可以实现某些特殊的设计模式：如Singleton；

21.6 最重要的特性：隐藏

当同时编译多个文件时，所有未加static前缀的全局变量和函数都具有全局可见性，其它的源文件也能访问。利用这一特性可以在不同的文件中定义同名函数和同名变量，而不必担心命名冲突。static可以用作函数和变量的前缀，对于函数来讲，static的作用仅限于隐藏。

22. 常用的设计模式：

单例模式：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点；
工厂模式：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。

22.1 单例模式：

22.1.1 饿汉式：

class CSingleton{
private:CSingleton(){}
public:static CSingleton * getinstance(){static CSingleton instance;return &instance;}
};

22.1.2 懒汉式：

class CSingleton  
{  
public:  static CSingleton* GetInstance()  {  if(m_pInstance == NULL)    m_pInstance = new CSingleton();  return m_pInstance;  }  
private:  CSingleton(){};  static CSingleton * m_pInstance;  
};

23. i++是否为原子操作？

不是。
i++分为三个阶段：
内存到寄存器
寄存器自增
写回内存
这三个阶段中间都可以被中断分离开。

24.什么情况下需要将析构函数定义为虚函数？

当基类指针指向派生类的对象（多态性）时。如果定义为虚函数，则就会先调用该指针指向的派生类析构函数，然后派生类的析构函数再又自动调用基类的析构函数，这样整个派生类的对象完全被释放。如果析构函数不被声明成虚函数，则编译器实施静态绑定，在删除基类指针时，只会调用基类的析构函数而不调用派生类析构函数，这样就会造成派生类对象析构不完全。所以，将析构函数声明为虚函数是十分必要的。

25. explicit关键字的作用？

在构造器前面加上explicit修饰， 指定这个构造器只能被明确的调用/使用， 不能作为类型转换操作符被隐含的使用。
注意：只有一个参数的构造函数，或者构造函数有n个参数，但有n-1个参数提供了默认值，这样的情况才能进行类型转换。

26. 内存溢出，内存泄漏的原因？

26.1 内存溢出：

内存溢出是指程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用。原因可能如下：
内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据；
代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体；
递归调用太深，导致堆栈溢出等；
内存泄漏最终导致内存溢出。

26.2 内存泄漏：

内存泄漏是指向系统申请分配内存进行使用（new），但是用完后不归还（delete），导致占用有效内存。常见的几种情况：
（1） 在类的构造函数和析构函数中没有匹配的调用new和delete函数；
（2） 在释放对象数组时在delete中没有使用方括号；
（3）没有将基类的析构函数定义为虚函数。

27. 模板的特例化：

是对单一模板提供的一个特殊实例，它将一个或多个模板参数绑定到特定的类型或值上。

template <typename T>  
void fun(T a)  
{  cout << "The main template fun(): " << a << endl;  
}  template <>   // 对int型特例化  
void fun(int a)  
{  cout << "Specialized template for int type: " << a << endl;  
}  int main()  
{  fun<char>('a');  fun<int>(10);  fun<float>(9.15);  return 0;  
}  

对于除int型外的其他数据类型，都会调用通用版本的函数模板fun(T a)；对于int型，则会调用特例化版本的fun(int a)。注意，一个特例化版本的本质是一个实例，而非函数的重载。

28. C++11新特性：

28.1 可变参数模板(Variadic Template)：（？）

28.2 右尖括号(Right Angle Brackets)：

在C++11之前，两个右尖括号之间必须加个空格。
C++ 11中，加或者不加空格，都可以识别了。

28.3 空指针(nullptr)：

C++11之前没有关键字nullptr(其对应的类型为std::nullptr_t)。
nullptr用于替换0或者NULL,因为NULL本身是定义为0的，有时候使用会产生歧义。

28.4 auto关键字：

在C++11中，可以auto定义变量，而不指定变量的类型。
编译器会从等号右边的表达式或变量来推断auto变量的类型。
auto 一般用于替代变量类型名字太长，或表达式类型太复杂的场景。

28.5 统一初始化（Uniform Initialization）：

C++11之前，有三种为变量或对象初始化的方式，大括号，小括号， 赋值符号。
C++11引入统一的初始化方式 ————统一使用大括号。
C++11也兼容之前的小括号和赋值符号的初始化方式。

28.6 关键字explicit：

见25条。

28.7 基于范围的for循环(range-based for statement)：

    for(int i : {1,2,3,4}){std::cout<<i<<std::endl;}std::vector<int> vec{4,5,6};for(auto& j : vec){std::cout<<j<<std::endl;std::cout<<"j的地址:"<<&j<<",vec[0]的地址"<<&vec[0]<<std::endl;}

28.8 =default/=delete：（？）

29. 稳定和不稳定排序：

29.1 稳定排序：

冒泡排序、插入排序、归并排序 、基数排序。

29.2 不稳定排序：

选择排序、快速排序、希尔排序(shell) 、堆排序。

30. static_cast：

static_cast相当于传统的C语言里的强制转换，该运算符把expression转换为new_type类型，用来强迫隐式转换如non-const对象转为const对象，编译时检查，用于非多态的转换，可以转换指针及其他，但没有运行时类型检查来保证转换的安全性。
static_cast不能转换掉expression的const、volatile、或者__unaligned属性。

char a = 'a';
int b = static_cast<char>(a);//正确，将char型数据转换成int型数据double *c = new double;
void *d = static_cast<void*>(c);//正确，将double指针转换成void指针int e = 10;
const int f = static_cast<const int>(e);//正确，将int型数据转换成const int型数据const int g = 20;
int *h = static_cast<int*>(&g);//编译错误，static_cast不能转换掉g的const属性

进行上行转换（把派生类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；
进行下行转换（把基类指针或引用转换成派生类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。

31. 大小端：

大端指的就是把字节序的尾端（0xcd）放在高内存地址，而小端指的就是把字节序的尾端（0xcd）放在低内存地址。

32. VC 中，编译工具条内的 Debug 与 Release 选项是什么含义？

Debug 通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序。
Release 称为发布版本，它往往是进行了各种优化，使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的，以便用户很好地使用。
Debug 带有大量的调试代码，运行时需要相应的运行库，发布模式程序紧凑不含有调试代码和信息，直接可以运行（如果不需要运行库）

33. 函数 assert 的用法?

断言assert是仅在debug版本起作用的宏，用于检查“不应该“发生的情况。
程序员可以把assert看成一个在任何系统状态下都可以安全使用的无害测试手段。

34. const 与 #define 的比较 ，const有什么优点?

（1） const 常量有数据类型，而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。
而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误（边际效应） 。
（2）有些集成化的调试工具可以对 const 常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试。

35. 引用和指针的区别：

（1）引用被创建的同时必须被初始化（指针则可以在任何时候被初始化） 。
（2）不能有 NULL 引用，引用必须与合法的存储单元关联（指针则可以是 NULL） 。
（3）一旦引用被初始化，就不能改变引用的关系（指针则可以随时改变所指的对象） 。

36. 如何判断一个操作系统是16位还是32位的？

定义一个指针p，打印出sizeof（p）,如果结果是4，则表示该操作系统是32位，打印结果是2，表示是16位。

37. 多态类中的虚函数表是 Compile-Time，还是 Run-Time 时建立的？

虚拟函数表是在编译期就建立了,各个虚拟函数这时被组织成了一个虚拟函数的入口地址的数组.而对象的隐藏成员–虚拟函数表指针是在运行期–也就是构造函数被调用时进行初始化的,这是实现多态的关键。

38. 多态的作用？

1. 隐藏实现细节，使得代码能够模块化；扩展代码模块，实现代码重用；
2. 接口重用：为了类在继承和派生的时候，保证使用家族中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

39. 函数模板与类模板有什么区别？

函数模板的实例化是由编译程序在处理函数调用时自动完成的，而类模板的实例化必须由程序员在程序中显式地指定。

40. 如何打印出当前源文件的文件名以及源文件的当前行号？

cout << __FILE__ ;
cout<<__LINE__ ;

__FILE__和__LINE__是系统预定义宏，这种宏并不是在某个文件中定义的，而是由编译器定义的。（C也有）

41. 重入和不可重入

这种情况出现在多任务系统当中，在任务执行期间捕捉到 信号 并对其进行处理时，进程正在执行的指令序列就被信号处理程序临时 中断 。如果从信号处理程序返回，则继续执行进程断点处的正常指令序列，从重新恢复到断点重新执行的过程中，函数所依赖的环境没有发生改变，就说这个函数是 可重入 的，反之就是 不可重入 的。
满足下面条件之一的多数是不可重入函数：
(1)使用了静态数据结构;
(2)调用了malloc或free;
(3)调用了标准I/O函数;标准io库很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。
(4)进行了浮点运算.许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的 (浮点运算大多使用协处理器或者软件模拟来实现)。