c++经典面试题（二）

C和C++的区别

思想上，C是面向过程的结构化编程语言，C++是面向对象的（核心三要素：封装，继承，多态），当然C++具体到底层实现的内部，仍然是通过一个个过程实现的高层的抽象功能；
具体操作上，C++使用new/delete进行内存的申请释放，C则是malloc/free。C++支持函数重载，范式编程，模板类扥操作。
C++ 11 中的新特性还包括：智能指针（unique_ptr,shared_ptr,weak_ptr）, move语义，forward完美转发，右值引用，auto关键字等

堆和栈的区别（内存分配方面）

堆区，分配程序申请的内存空间，需要释放，地址向上增长，比栈慢，灵活，空间大，存在内存碎片化问题。
栈区，编译器自动分配释放，存放函数参数，局部变量等，地址向下增长，后进先出，空间连续，速度快，但是程序无法控制，空间有限。
全局区（静态区），存放全局变量，静态变量等，初始化与未初始化部分分开存放
文字常量区，存放常量字符串等
程序代码区，存放函数体的二进制代码

C++文件编译执行的步骤（4个）

在linux环境下，C++编译执行的步骤分为如下四步：

预处理，主要是各种条件编译，宏定义替换，头文件包含的处理，后缀为.i
编译，将代码转换成汇编语言，包括词法分析，语法分析，语义分析，代码优化（o2,o3等优化级别）等具体处理。后缀为.s
汇编，生成目标代码（机器代码），后缀为.o
链接，将目标代码链接所需的库，生成可执行文件

static关键字的作用

修饰函数内变量，则该静态变量内存只分配一次，下次进入函数时不会重新初始化，保留上次结果
修饰模块内（可简单理解为，修饰一个cpp文件内的）全局变量，则该全局变量只能在模块内全局，修饰模块内函数，则该函数只能模块内调用。无法extern
修饰类内的成员变量，则该静态成员变量对于类的所有对象只有一份拷贝。修饰类内的成员函数，该函数不接受this指针，只能访问静态成员变量。

volatile关键字的作用

由于访问寄存器速度更快，编译器可能会对此进行优化，导致脏数据的产生，在多线程时问题更明显，volatie可以使得每次修改都落实，每次都从内存中取数据，让编译器不对被修饰的变量进行优化。

define const的区别

define，没有类型，立即数，预处理中转换，不可被指针指，可以为函数。修饰函数内变量，则该静态变量内存只分配一次，下次进入函数时不会重新初始化，保留上次结果
const，有类型，存在内存的静态区，编译中处理，可以指，不可以为函数。

new/delete,malloc/free的区别

malloc从堆里获得空间，堆是通过内存块的管理来实现的，因此：程序申请内存+管理内存=实际使用内存申请新的空间时，系统判断有无合适的内存块，有则分配，无则新申请。管理内存中包括该内存块大小，是否可用等信息，因此free的时候不需要知道大小。区别主要在于：

malloc/free只负责动态分配/释放空间，而new/delete还包括对对象的构造（析构），初始化等操作
malloc/free是标准库函数，申请内存时需要设置大小，new/delete是操作符，且new的时候不需要指定大小（当然内部最底层的实现其实也是调用了malloc）
malloc返回的是void*指针或者null，new返回的是类型对应指针/异常

多态与虚函数

多态

静态多态，又可以称为编译多态，在编译时即可确认，主要包括函数重载，范型编程，模板类等
动态多态，又可以称为运行时多态，在运行时才可以确认，主要是虚函数的使用。

虚函数

virtual 关键字修饰类的成员函数， 其中virtual void f()=0; 为纯虚函数，抽象类，无法实例化
对于每个包含虚函数的类，维护一个唯一的虚函数表来控制运行时调用的函数。维护虚函数表需要额外开销，因此并不应该将每个函数设置为虚函数，而且虚函数主要是针对希望被继承时改写的函数。
非成员函数，内联函数，静态成员函数，拷贝构造，构造函数，友元函数不能设置为虚函数，析构函数可以设置为虚函数（若为基类，应设为虚函数）

类的继承

继承时，父类的内存在前，子类在后。先构造父类再构造子类。先析构子类再析构父类。父类指针可以指向子类对象，反过来时可能因为缺少相应方法引起异常。若希望类被继承，则应在析构函数前加virtual public 继承： public protected的成员保持不变，private成员子类无法访问 protected继承：public protected成员转变为protected，private成员子类无法访问 private继承：public protected成员转变为private，private成员子类无法访问指针/引用

指针* ，指向对象地址，本身也是对象（根据寻址范围确定4字节，还是8字节）
引用&，对象别名，必须初始化一个已有对象，且总为最初绑定对象。也需要占用空间，本质上底层也是通过指针实现，只不过隐藏了

智能指针

主要是防止忘记delete，多次释放等操作带来的内存不安全。

unique_ptr，所有权归一个指针所有，只能通过move操作移动，无法＝拷贝赋值
shared_ptr,允许多指一，通过统计引用次数判断是否释放资源，存在循环引用等问题
weak_ptr,辅助shared_ptr,不参与计数，无法访问资源，但是可以用做监控

STL标准模板库

从广义上分为容器，算法，迭代器

容器：各种数据结构，序列式容器：vector 顺序表（数组），list 双向链表，deque 循环队列等。关联式容器：set，map 红黑，unordered_set, unordered_map hash表
算法：各种常用算法，sort，find，copy等函数模板
迭代器：容器与算法间的胶合剂，提供一种访问容器内元素的方式，而无需暴露其内部结构，是STL的关键所在。

STL优点：C++内置，高可重用，高性能，可移植，跨平台。将数据与操作分离，数据由容器管理，操作可以由定制的算法定义。

算法：各种常用算法，sort，find，copy等函数模板

迭代器：容器与算法间的胶合剂常见操作 .begin() .end() .rbegin() .rend() .assign() .size() .capacity() .empty() .resize() .reserve() .push_back() .pop_back() .insert() .pop() .push() .top() .front() .back() .erase() .clear() .swap()

容器适配器 stack< T > 栈 queue< T > 队列 priority_queue< T > 优先队列（堆）

左值与右值

左值：非临时性的对象，持久存在，可寻址，左值引用& 右值：临时性的对象，语句结束后销毁，通常不可寻址，右值引用&& 常见注意事项

一个声明的右值引用其实是左值，因为定义了变量名。
函数中传递参数时，传的右值引用，但参数本身是一个引用，也是左值，因此不会调用函数的右值版本，而是调用左值版本，引起不必要的拷贝。解决方法：forward完美转发，move等
forward完美转发，按照原来的类型转发，move以右值引用的形式
template函数参数推导，形参为T&时，实参无论是左引用还是右引用，均推导为T&。形参为T&&时，推导类型与实参一致，T&->T&,T&&->T&&