c和c++面试八股文

<think>嗯，用户要求汇总C/C++面试常见问题，这是典型的求职准备需求。从引用内容看，用户可能正在收集技术面试高频考点，特别是内存管理、函数重载、虚函数等底层机制。需要覆盖语言特性、内存模型、面向对象等核心领域。 首先考虑基础概念：指针和引用的区别是必考题，用户提供的引用[1]涉及malloc(0)的边界情况，说明面试官喜欢考察异常处理能力。引用[2]展示名字修饰机制，这是解释函数重载原理的关键。引用[3]的虚函数表内容正好切入面向对象核心。 内存管理部分要突出实践性。结合引用[1]的malloc案例，可以设计内存分配相关陷阱题。引用[4]提到的拷贝构造场景和内存对齐原则，都是实际开发中容易出错的知识点。 面向对象设计需深入底层。虚函数表、纯虚函数等概念要关联实现机制，引用[3]提到构造函数不能虚化的原因就很典型。多态性部分需要区分静态绑定和动态绑定的应用场景。 模板和STL部分侧重应用。引用[2]隐含的名字修饰问题，在模板实例化时同样存在，可以引申出模板编译机制。智能指针的循环引用问题也是高频考点。 最后是编译和调试。引用[2][3]都涉及编译器行为，说明用户需要理解从代码到可执行文件的转换过程。预处理指令、静态断言等实用技巧能提升回答深度。 准备用分类结构组织答案，每类包含理论要点和典型例题。用户引用的四个例子正好对应内存管理、编译机制、多态实现三个维度，可以在相关小节重点展开。问题设计要模拟真实面试场景，比如引用[1]的malloc(0)就能延伸出堆内存分配的深度讨论。</think>以下是C/C++面试常见问题分类汇总，涵盖核心概念和实际应用场景： --- ### **一、基础概念** 1. **指针与引用的区别** - 指针是变量，存储地址；引用是别名，必须初始化且不可变 - 引用更安全（无空引用），指针支持算术运算 *例：`int a=5; int *p=&a;` vs `int &r=a;`* 2. **`const` 关键字的用法** - `const int* p`（指向常量的指针） vs `int* const p`（常量指针） - `const` 成员函数：禁止修改对象成员（如 `void func() const;`） --- ### **二、内存管理** 1. **堆与栈的区别** | **特性** | **栈** | **堆** | |----------------|----------------------------|----------------------------| | 管理方式 | 编译器自动分配释放 | 手动分配释放（`new`/`delete`） | | 大小限制 | 系统限定（通常几MB） | 受虚拟内存限制 | | 碎片问题 | 无 | 可能产生内存碎片 | 2. **内存泄漏场景与检测** - 常见原因：忘记释放堆内存、循环引用（智能指针未正确处理） - 工具：Valgrind、AddressSanitizer 3. **`malloc`/`free` vs `new`/`delete`** ```c++ int* p1 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C风格，不调用构造函数 free(p1); int* p2 = new int(10); // C++风格，调用构造函数 delete p2; // 调用析构函数 ``` --- ### **三、面向对象** 1. **虚函数实现原理** - 通过虚函数表（vtable）实现动态绑定，每个类维护虚函数地址数组[^3] - 构造函数不能为虚函数（虚表在构造期间未初始化）[^3] 2. **继承中的访问控制** ```c++ class Base { protected: int data; }; class Derived : public Base { void access() { data = 10; } // 合法访问 }; ``` 3. **纯虚函数与抽象类** ```c++ class Shape { public: virtual void draw() = 0; // 纯虚函数 }; ``` --- ### **四、模板与STL** 1. **模板特化与偏特化** ```c++ template <typename T> void func(T a); // 通用模板 template <> void func<int>(int a); // 全特化 template <typename T> void func<T*>(T* a); // 偏特化 ``` 2. **`vector` 底层实现** - 动态数组，容量不足时以1.5~2倍扩容（`push_back`时间复杂度均摊O(1)） 3. **智能指针（C++11）** - `unique_ptr`：独占所有权，禁止拷贝 - `shared_ptr`：引用计数，支持拷贝 - `weak_ptr`：解决`shared_ptr`循环引用问题 --- ### **五、编译与底层** 1. **`extern "C"` 的作用** - 抑制C++的名称修饰（name mangling），确保C语言兼容性[^2] *例：`extern "C" void foo(int x);` → 编译后符号名为 `_foo` 而非 `_foo_int`* 2. **内存对齐原则** - 结构体成员按自身大小对齐（如`int`对齐到4字节） - 总大小为最大成员大小的整数倍[^4] 3. **拷贝构造函数的调用时机** - 对象初始化（`ClassA b = a;`） - 传参/返回值（值传递时）[^4] --- ### **六、经典问题** 1. **虚析构函数必要性** ```c++ Base* p = new Derived(); delete p; // 若~Base()非虚，仅调用Base的析构函数→内存泄漏 ``` 2. **深拷贝 vs 浅拷贝** - 浅拷贝：复制指针（同一内存） - 深拷贝：复制指向内容（新内存） 3. **`static` 关键字作用域** - 全局静态变量：文件内可见 - 局部静态变量：函数内持久化 - 类静态成员：所有实例共享 --- ### **相关问题** 1. 如何用C实现C++的类继承机制？ 2. 在多线程环境下，`static`变量是否安全？如何保证线程安全？ 3. 解释RTTI（运行时类型识别）的实现原理及其开销 4. C++11的移动语义如何提升性能？给出具体示例 5. 什么是“切片问题”（slicing problem）？如何避免？ > 引用说明： > [^1]: 涉及内存分配的边界情况处理（如`malloc(0)`） > [^2]: C++名称修饰（name mangling）机制 > [^3]: 虚函数表构建时机与构造函数限制 > [^4]: 拷贝构造函数调用场景与内存对齐原则