C++軟體開發經典面試題目

阿新 • • 發佈：2019-01-20

1、 Static有什麼用途？

（1）函式體內static變數的作用範圍是該函式體，該變數的記憶體只被分配一次，因此它的值在下次呼叫時不變；
（2）模組內的static全域性變數同樣只能在該模組內的函式訪問和呼叫，不能被模組外的其他函式訪問；
（3）在類中的static成員變數屬於整個類所有，對類的所有物件只有一份拷貝，這個函式不接受this指標，因為只能範圍類的static成員函式。

2、 const

1）不管在函式宣告修飾形參、還是修飾類的成員變數，表示該成員變數不能被改變，而且通常需要進行初始化，因為之後不能再改變；
2）對於指標來說，可以修飾指標所指向的變數（在*

左邊，即指標指向內容為常量），也可以指定指標本身為const（在*右邊，指標本身是常量），或者兩者同時指定為const（都是常量）。

3、 this指標

1）this指標本質是一個函式引數，只是編譯期隱藏起形式的，語法層面上的引數，且this指標只能在成員函式中使用，全域性函式、靜態函式都不能使用；
2）this在成員函式開始前構造，在成員結束後清楚；
3）This指標不佔用物件的空間。

4、 ifndef/define/endif的作用

防止標頭檔案被重複引用和定義；

5、 C和C++的區別

1）C主要面向過程，C++面向物件；
2）C是一種結構化語言，重點在於演算法和資料結構。C主要考慮通過一個過程將輸入進行各種運算後得到輸出，C++主要考慮的是如何構造一個物件模型，契合與之相對應的問題域，這樣就可以通過獲得物件的狀態資訊得到輸出。

6、 C++函式值傳遞的方式

值傳遞、指標傳遞和引用傳遞

7、 extern “C”的作用

實現C和C++的混合程式設計；
因為函式被C++編譯後在湖中的名字會變長，與C生成的不一致，造成C++不能直接呼叫C函式。

8、 struct 和class 的區別

1）struct的成員預設是公有的，而類的程園預設是私有的；
2）C中的struct不能包含成員函式，C++中的class可以包含成員函式。

9、 new和malloc

1)都可用來申請動態記憶體和釋放記憶體，都是在堆(heap)上進行動態的記憶體操作。
2)malloc和free是c語言的標準庫函式，new/delete是C++的運算子。
3)new會自動呼叫物件的建構函式，delete 會呼叫物件的解構函式, 而malloc返回的都是void指標。

10、 heap與stack（堆與棧）的差別

1）heap是堆，stack是棧；
2）stack的空間由作業系統自動分配和釋放，存放函式的引數值、區域性變數的值等。heap上的空間一般由程式設計師分配和釋放，並要指明大小；
3）棧空間有限而且是一塊連續的記憶體區域，堆是很大的自由儲存區；
4）C中的malloc函式分配的記憶體空間就是在堆上，C++是new；
5）程式在編譯期對變數和函式分配記憶體都在棧上進行，且程式執行過程中函式呼叫時的引數傳遞也在棧上進行。

堆疊溢位原因

陣列越界，沒有回收記憶體，深層次遞迴呼叫

11、 Vector、list和deque的區別

Vector：表示一段連續的記憶體區域，每個元素被順序儲存在這段記憶體中，對vector的隨機訪問效率很高，但對非末尾元素的插入和刪除則效率非常低。
list：表示非連續的記憶體區域並通過一對指向首尾元素的指標雙向連結起來，插入刪除效率高，隨機訪問效率低。
deque：也表示一段連續的記憶體區域，但與vector不同的是它支援高效地在其首部插入和刪除元素，它通過兩級陣列結構來實現，一級表示實際的容器，第二級指向容器的首和尾。

12、 Vector和list的區別

vector擁有一段連續的記憶體空間，能很好的支援隨機存取，因此vector::iterator支援“+”，“+=”，“<”等操作符。
list的記憶體空間可以是不連續，它不支援隨機訪問，因此list::iterator則不支援“+”、“+=”、“<”等
vector::iterator和list::iterator都過載了“++”運算子。
總之，如果需要高效的隨機存取，而不在乎插入和刪除的效率，使用vector；如果需要大量的插入和刪除，而不關心隨機存取，則應使用list。

13、行內函數和巨集的差別

行內函數和普通函式相比可以加快程式執行的速度，因為不需要中斷呼叫，在編譯的時候內斂函式可以直接被鑲嵌到目的碼中。而巨集只是一個簡單的替換。
行內函數要做引數型別檢查，這是行內函數的優勢；
inline是指嵌入程式碼，就是在呼叫函式的地方不是跳轉，而是把程式碼直接寫到那裡去。
對於短小的程式碼來說inline增加空間消耗換來的是效率提高，這方面和巨集是一模一樣的，但是inline在和巨集相比沒有付出任何額外代價的情況下更安全。至於是否需要inline函式，就需要根據實際情況來取捨了。

inline一般只用於如下情況：

（1）一個函式不斷被重複呼叫。
（2）函式只有簡單的幾行，且函式內不包含for、 while、 switch語句。
一般來說，我們寫小程式沒有必要定義成inline，但是如果要完成一個工程專案，當一個簡單函式被呼叫多次時，則應該考慮用inline。
巨集在C語言裡極其重要，而在C++裡用得就少多了。關於巨集的第一規則是絕不應該去使用它，除非你不得不這樣做。幾乎每個巨集都表明了程式設計語言裡、程式裡或者程式設計師的一個缺陷，因為它將在編譯器看到程式的正文之前重新擺佈這些正文。巨集也是許多程式設計工具的主要麻煩。所以，如果你使用了巨集，就應該準備只能從各種工具（如排錯系統、交叉引用系統、輪廓程式等）中得到較少的服務。
巨集是在程式碼處不加任何驗證的簡單替代，而行內函數是將程式碼直接插入呼叫處，而減少了普通函式呼叫時的資源消耗。
巨集不是函式，只是在編譯前（編譯預處理階段）將程式中有關字串替換成巨集體。
關鍵字inline必須與函式定義體放在一起才能使函式成為內聯，僅將inline放在函式宣告前面不起任何作用。
inline是一種“用於實現的關鍵字”，而不是一種“用於宣告的關鍵字”。內聯能提高函式的執行效率，至於為什麼不把所有的函式都定義成行內函數？如果所有的函式都是行內函數，還用得著“內聯”這個關鍵字嗎？內聯是以程式碼膨脹（複製）為代價，僅僅省去了函式呼叫的開銷，從而提高函式的執行效率。如果執行函式體內程式碼的時間，相比於函式呼叫的開銷較大，那麼效率的收穫會很少。另一方面，每一處行內函數的呼叫都要複製程式碼，將使程式的總程式碼量增大，消耗更多的記憶體空間。

以下情況不宜使用內聯：

1 如果函式體內的程式碼比較長，使用內聯將導致記憶體消耗代價較高。 2 如果函式體內出現迴圈，那麼執行函式體內程式碼的時間要比函式呼叫的開銷大。類的建構函式和解構函式容易讓人誤解成使用內聯更有效。要當心建構函式和解構函式可能會隱藏一些行為，如“偷偷地”執行了基類或成員物件的建構函式和解構函式。所以不要隨便地將建構函式和解構函式的定義體放在類宣告中。一個好的編譯器將會根據函式的定義體，自動地取消不值得的內聯（這進一步說明了inline不應該出現在函式的宣告中）。

14、引用和指標的區別

1）指標是一個變數，存放地址的變數，指向記憶體的一個儲存單元，引用僅是別名；
2）引用必須初始化，指標不必；
3）不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指標；
4）sizeof引用物件得到的是所指物件，變數的大小，sizeof指標得到是指標本身的大小；
5）記憶體分配上，程式為指標分配記憶體，不用為引用分配記憶體。

15、陣列和連結串列的區別

C++語言中可以用陣列處理一組資料型別相同的資料，但在使用陣列之前必須確定陣列的大小。而在實際應用中，使用者使用陣列之前有時無法準確確定陣列的大小，只能將陣列定義成足夠大小，這樣陣列中有些空間可能不被使用，從而造成記憶體空間的浪費。
連結串列是一種常見的資料組織形式，它採用動態分配記憶體的形式實現。需要時可以用new分配記憶體空間，不需要時用delete將已分配的空間釋放，不會造成記憶體空間的浪費。

從邏輯結構來看：

陣列必須事先定義固定的長度（元素個數），不能適應資料動態地增減的情況，即陣列的大小一旦定義就不能改變。當資料增加時，可能超出原先定義的元素個數；當資料減少時，造成記憶體浪費；
連結串列動態地進行儲存分配，可以適應資料動態地增減的情況，且可以方便地插入、刪除資料項。（陣列中插入、刪除資料項時，需要移動其它資料項）。

從記憶體儲存來看：

靜態陣列從棧中分配空間（用NEW建立的在堆中），對於程式設計師方便快速，但是自由度小；
連結串列從堆中分配空間，自由度大，但是申請管理比較麻煩。

從訪問方式來看：

陣列在記憶體中是連續儲存的，因此，可以利用下標索引進行隨機訪問；
連結串列是鏈式儲存結構，在訪問元素的時候只能通過線性的方式由前到後順序訪問，所以訪問效率比陣列要低。

16、連結串列

連結串列是否有環

演算法的思想是使用追趕的方法設定兩個指標p, q，其中p每次向前移動一步，q每次向前移動兩步。那麼如果單鏈表存在環，則p和q相遇；否則q將首先遇到null退出。

如何知道環的長度

記錄下上個問題的碰撞點p，slow、fast從該點開始，再次碰撞所走過的運算元就是環的長度s。

如何找出環的連線點

有定理：碰撞點p到連線點的距離=頭指標到連線點的距離，因此，分別從碰撞點、頭指標開始走，相遇的那個點就是連線點。

帶環連結串列的長度

根據已經求出連線點距離頭指標的長度，加上求出的環的長度，二者之和就是帶環單鏈表的長度

單鏈表的逆置

單鏈表模型

17、過載和重寫（覆蓋）的區別

從定義來說：
過載：是指存在多個重名函式，而這些函式的引數表不同（引數個數，型別不同）；
重寫：是指子類重新定義父類虛擬函式的方法。
從實現原理上來說：
過載：編譯器根據函式不同的引數表，對同名函式的名稱做修飾，然後這些同名函式就成了不同的函式。而函式的呼叫，在編譯時就已經確定是靜態的，也就是說它們的地址在編譯期就繫結（早繫結），因此過載與多型無關。
重寫：和多型有關。當子類重新定義了父類的虛擬函式後，父類指標根據賦給它的不同的子類指標，動態地呼叫屬於子類的該函式，這樣的函式呼叫在編譯期間是無法確定的（呼叫的子類的虛擬函式的地址無法給出）。因此，它們的地址是在執行期繫結的（晚繫結）。

18、封裝、繼承、多型、虛擬函式

封裝

封裝是實現面向物件程式設計的第一步，封裝就是將資料或函式等集合在一個個的單元（類）中。其意義在於保護或者放著程式碼被無意中破壞

繼承

繼承主要實現重用程式碼，擴充套件已存在的程式碼，節省開發時間。子類可以繼承父類的一些東西。

多型

定義：“一個介面，多種方法”，程式執行時才決定呼叫的函式
實現：C++多型主要是通過虛擬函式實現。虛擬函式允許子類重寫。
目的：封裝可以使程式碼模組化，繼承可以擴充套件已存在的程式碼，它們的目的都是為了程式碼重用。而多型的目的是為了介面重用，將介面與實現分離。

多型的基礎是繼承，需要虛擬函式的支援。子類繼承父類大部分的資源，不能繼承的有建構函式，解構函式，拷貝建構函式， operator=函式，友元函式等等

虛擬函式

定義：被virtual關鍵字修飾的成員函式，就是虛擬函式。其作用就是實現多型性。

為什麼虛擬函式效率低？

因為虛擬函式需要一次間接的定址，而一般的函式可以在編譯時定位到函式的地址，虛擬函式（動態型別呼叫）要根據某個指標定位到函式的地址。多增加了一個過程，效率雖然會低一些，但帶來了執行時的多型。

純虛擬函式

為什麼要用純虛擬函式？

在很多情況下，基類本身生成物件是不合情理的。例如，動物作為一個基類可以派生出老虎、孔雀等子類，但動物本身生成物件明顯不合常理。為了解決這個問題，方便使用類的多型性，引入了純虛擬函式的概念，將函式定義為純虛擬函式。則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實現多型性。同時含有純虛擬函式的類稱為抽象類，它不能生成物件。

使用純虛數的情況：

1）當想在基類中抽象出一個方法，且該基類只做能被繼承，而不能被例項化；
2）這個方法必須在派生類(derived class)中被實現；
虛擬函式與純虛擬函式的區別
虛擬函式是為了過載和多型。在基類中是有定義的，即便定義為空。在子類中可以重寫。
純虛擬函式在基類中沒有定義，必須在子類中加以實現。

多型的基礎是繼承，需要虛擬函式的支援。子類繼承父類大部分的資源，不能繼承的有建構函式，解構函式，拷貝建構函式， operator=函式，友元函式等等。

19、記憶體

記憶體類別

棧 –由編譯器自動分配釋放，區域性遍歷存放位置
堆 –由程式設計師分配和釋放.
全域性區(靜態區) –全域性變數和靜態變數的儲存是放在一起的, 初始化的全域性變數和static靜態變數在一塊區域.
程式程式碼區 –存放二進位制程式碼.

記憶體分配方式

靜態儲存區，程式編譯時便分好，整個執行期間都存在，比如全域性變數，常量；
棧上分配；
堆上分配。

記憶體洩漏

原因:動態分配的記憶體沒有手動釋放完全。
避免:使用的時候應記得指標的長度; 分配多少記憶體應記得釋放多少, 保證一一對應的關係; 動態分配記憶體的指標最好不要再次賦值.

20、程序和執行緒的差別

程序是最小的分配資源單位，執行緒是最小的執行單位。
程序是程式的一次執行。執行緒可以理解為程序中執行的一段程式片段。在一個多工環境中下面的概念可以幫助我們理解兩者間的差別。
程序間是獨立的，這表現在記憶體空間、上下文環境上；執行緒執行在程序空間內。一般來講（不使用特殊技術），程序無法突破程序邊界存取其他程序內的儲存空間；而執行緒由於處於程序空間內，所以同一程序所產生的執行緒共享同一記憶體空間。
同一程序中的兩段程式碼不能夠同時執行，除非引入執行緒。
執行緒是屬於程序的，當程序退出時該程序所產生的執行緒都會被強制退出並清除。執行緒佔用的資源要少於程序所佔用的資源。程序和執行緒都可以有優先順序。

21、 TCP和UDP

TCP是傳輸控制協議，提供的是面向連線、可靠的位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換資料前，必須先在雙方之間建立一個TCP連線，之後才能傳輸資料。 TCP提供超時重發、丟棄重複資料、檢驗資料、流量控制等功能，保證資料能從一端傳到另一端。
UDP是使用者資料報協議，是一個簡單的面向資料報的運輸層協議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程式傳給IP層的資料報傳送出去，但是並不保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸資料報前不用在客戶和伺服器之間建立一個連線，且沒有超時重發等機制，故而傳輸速度很快。

22、編寫Socket套接字

Socket相當於進行網路通訊兩端的插座，只要對方的Socket和自己的Socket有通訊聯接，雙方就可以傳送和接收資料了。如果你要編寫的是一個服務程式，那麼先呼叫socket()建立一個套接字，呼叫bind()繫結IP地址和埠，然後啟動一個死迴圈，迴圈中呼叫accept()接受連線。對於每個接受的連線，可以啟動多執行緒方式進行處理，線上程中呼叫send()、 recv()傳送和接收資料。
如果你要編寫的是一個客戶端程式，那麼就簡單多了。先呼叫socket()建立一個套接字，然後呼叫connect()連線伺服器，之後就是呼叫send()、 recv()傳送和接收資料了。

伺服器端程式編寫：

（1）呼叫ServerSocket(int port)建立一個伺服器端套接字，並繫結到指定埠上。
（2）呼叫accept()，監聽連線請求，則接收連線，返回通訊套接字。
（3）呼叫Socket類的getOutStream()和getInputStream獲取輸出流和輸入流，開始網路資料的傳送和接收。
（4）關閉通訊套接字.Socket.close()。

客戶端程式編寫：

（1）呼叫Socket()建立一個流套接字，並連線到伺服器端。
（2）呼叫Socket類的getOutputStream()和fetInputStream獲取輸出流和輸入流，開始網路資料的傳送和接收。
（3）關閉通訊套接字.Socket.close()。

23、三次握手和四次揮手

1、建立連線協議（三次握手）

（1）客戶端傳送一個帶SYN標誌的TCP報文到伺服器。這是三次握手過程中的報文1。
（2）伺服器端迴應客戶端的，這是三次握手中的第2個報文，這個報文同時帶ACK標誌和SYN標誌。因此它表示對剛才客戶端SYN報文的迴應；同時又標誌SYN給客戶端，詢問客戶端是否準備好進行資料通訊。
（3）客戶必須再次迴應服務段一個ACK報文，這是報文段3。

2、連線終止協議（四次握手）

　　由於TCP連線是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這原則是當一方完成它的資料傳送任務後就能傳送一個FIN來終止這個方向的連線。收到一個 FIN只意味著這一方向上沒有資料流動，一個TCP連線在收到一個FIN後仍能傳送資料。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。
（1） TCP客戶端傳送一個FIN，用來關閉客戶到伺服器的資料傳送（報文段4）。
（2）伺服器收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1（報文段5）。和SYN一樣，一個FIN將佔用一個序號。
（3）伺服器關閉客戶端的連線，傳送一個FIN給客戶端（報文段6）。
（4）客戶段發回ACK報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1（報文段7）。