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C++ 算法 面试题 面试专用
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2024-05-25
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C++ 算法 面试题 面试专用
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1、内存有哪几种类型
C 中,内存分为 5 个区:堆(malloc)、栈(如局部变量、函数参数)、程序代码区(存放二
进制代码)、全局/静态存储区(全局变量、static 变量)和常量存储区(常量)。此外,C++
中有自由存储区(new)一说。
全局变量、static 变量会初始化为缺省值,而堆和栈上的变量是随机的,不确定的。
1)栈区(stack)— 由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等
其操作方式类似于数据结构中的栈。
2)堆区(heap) — 一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由 OS
(操作系统)回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。
3)全局区(静态区)(static)—全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的
全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一
块区域。程序结束后由系统释放。
4)文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
5)程序代码区 —存放函数体的二进制代码。
2、堆和栈的区别?
1)堆存放动态分配的对象——即那些在程序运行时动态分配的对象,比如 new 出来的
对象,其生存期由程序控制;
2)栈用来保存定义在函数内的非 static 对象,如局部变量,仅在其定义的程序块运行时
才存在;
3)静态内存用来保存 static 对象,类 static 数据成员以及定义在任何函数外部的变量,
static 对象在使用之前分配,程序结束时销毁;
4)栈和静态内存的对象由编译器自动创建和销毁。
3、堆和自由存储区的区别?
总的来说,堆是 C 语言和操作系统的术语,是操作系统维护的一块动态分配内存;自
由存储是 C++中通过 new 与 delete 动态分配和释放对象的抽象概念。他们并不是完全一样。
从技术上来说,堆(heap)是 C 语言和操作系统的术语。堆是操作系统所维护的一块
特殊内存,它提供了动态分配的功能,当运行程序调用 malloc()时就会从中分配,稍后调用
free 可把内存交还。而自由存储是 C++中通过 new 和 delete 动态分配和释放对象的抽象概念,
通过 new 来申请的内存区域可称为自由存储区。基本上,所有的 C++编译器默认使用堆来
实现自由存储,也即是缺省的全局运算符 new 和 delete 也许会按照 malloc 和 free 的方式来
被实现,这时藉由 new 运算符分配的对象,说它在堆上也对,说它在自由存储区上也正确。
4、程序编译的过程?
程序编译的过程中就是将用户的文本形式的源代码(c/c++)转化成计算机可以直接执行
的机器代码的过程。主要经过四个过程:预处理、编译、汇编和链接。
5、计算机内部如何存储负数和浮点数?
负数比较容易,就是通过一个标志位和补码来表示。
对于浮点类型的数据采用单精度类型(float)和双精度类型(double)来存储,float 数据
占用 32bit,double 数据占用 64bit,我们在声明一个变量 float f= 2.25f 的时候,是如何分配内存
的呢?如果胡乱分配,那世界岂不是乱套了么,其实不论是 float 还是 double 在存储方式上
都是遵从 IEEE 的规范的,float 遵从的是 IEEE R32.24 ,而 double 遵从的是 R64.53。更多可
以参考浮点数表示。
无论是单精度还是双精度在存储中都分为三个部分:
1). 符号位(Sign) : 0 代表正,1 代表为负
2). 指数位(Exponent):用于存储科学计数法中的指数数据,并且采用移位存储
3). 尾数部分(Mantissa):尾数部分
6、左值和右值
可以取地址的,有名字的,非临时的就是左值;不能取地址的,没有名字的,临时的,
通常生命周期就在某个表达式之内的就是右值
7、什么是内存泄漏?面对内存泄漏和指针越界,你有哪些方法?你通常采
用哪些方法来避免和减少这类错误?
用动态存储分配函数动态开辟的空间,在使用完毕后未释放,结果导致一直占据该内存
单元即为内存泄露。
1). 使用的时候要记得指针的长度. 2). 使用 malloc 的时候得确定在那里 free. 3). 对指针
赋值的时候应该注意被赋值指针需要不需要释放. 4). 动态分配内存的指针最好不要再次赋
值. 5). 在 C++中应该优先考虑使用智能指针.
8、C/C++引用和指针的区别?
指针是一个实体,需要分配内存空间。引用只是变量的别名,不需要分配内存空间。
引用在定义的时候必须进行初始化,并且不能够改变。
指针在定义的时候不一定要初始化,并且指向的空间可变。(注:不能有引用的值不能
为 NULL)
有多级指针,但是没有多级引用,只能有一级引用。
指针和引用的自增运算结果不一样。(指针是指向下一个空间,引用时引用的变量值加
1)
sizeof 引用得到的是所指向的变量(对象)的大小,而 sizeof 指针得到的是指针本身的
大小。
引用访问一个变量是直接访问,而指针访问一个变量是间接访问。
使用指针前最好做类型检查,防止野指针的出现;
引用底层是通过指针实现的;
作为参数时也不同,传指针的实质是传值,传递的值是指针的地址;传引用的实质是传
地址,传递的是变量的地址。
9、C++中的指针参数传递和引用参数传递?
指针参数传递本质上是值传递,它所传递的是一个地址值。值传递过程中,被调函数的
形式参数作为被调函数的局部变量处理,会在栈中开辟内存空间以存放由主调函数传递进来
的实参值,从而形成了实参的一个副本(替身)。值传递的特点是,被调函数对形式参数的
任何操作都是作为局部变量进行的,不会影响主调函数的实参变量的值(形参指针变了,实
参指针不会变)。
引用参数传递过程中,被调函数的形式参数也作为局部变量在栈中开辟了内存空间,但
是这时存放的是由主调函数放进来的实参变量的地址。被调函数对形参(本体)的任何操作
都被处理成间接寻址,即通过栈中存放的地址访问主调函数中的实参变量(根据别名找到主
调函数中的本体)。因此,被调函数对形参的任何操作都会影响主调函数中的实参变量。
引用传递和指针传递是不同的,虽然他们都是在被调函数栈空间上的一个局部变量,但
是任何对于引用参数的处理都会通过一个间接寻址的方式操作到主调函数中的相关变量。而
对于指针传递的参数,如果改变被调函数中的指针地址,它将应用不到主调函数的相关变量。
如果想通过指针参数传递来改变主调函数中的相关变量(地址),那就得使用指向指针的指
针或者指针引用。
从编译的角度来讲,程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上,符号表中记录的
是变量名及变量所对应地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值,而引
用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值(与实参名字不同,地址相同)。符号表生
成之后就不会再改,因此指针可以改变其指向的对象(指针变量中的值可以改),而引用对
象则不能修改。
10、形参与实参的区别?
形参变量只有在被调用时才分配内存单元,在调用结束时, 即刻释放所分配的内存单
元。因此,形参只有在函数内部有效。 函数调用结束返回主调函数后则不能再使用该形参
变量。
实参可以是常量、变量、表达式、函数等, 无论实参是何种类型的量,在进行函数调
用时,它们都必须具有确定的值, 以便把这些值传送给形参。 因此应预先用赋值,输入等
办法使实参获得确定值,会产生一个临时变量。
实参和形参在数量上,类型上,顺序上应严格一致, 否则会发生“类型不匹配”的错
误。
函数调用中发生的数据传送是单向的。 即只能把实参的值传送给形参,而不能把形参
的值反向地传送给实参。 因此在函数调用过程中,形参的值发生改变,而实参中的值不会
变化。
当形参和实参不是指针类型时,在该函数运行时,形参和实参是不同的变量,他们在内
存中位于不同的位置,形参将实参的内容复制一份,在该函数运行结束的时候形参被释放,
而实参内容不会改变。
值传递:有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程,如果值传递的对象是类对象 或
是大的结构体对象,将耗费一定的时间和空间。(传值)
指针传递:同样有一个形参向函数所属的栈拷贝数据的过程,但拷贝的数据是一个固定
为 4 字节的地址。(传值,传递的是地址值)
引用传递:同样有上述的数据拷贝过程,但其是针对地址的,相当于为该数据所在的地
址起了一个别名。(传地址)
效率上讲,指针传递和引用传递比值传递效率高。一般主张使用引用传递,代码逻辑上
更加紧凑、清晰。
11、static 的用法和作用?
1)先来介绍它的第一条也是最重要的一条:隐藏。(static 函数,static 变量均可)
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。
2)static 的第二个作用是保持变量内容的持久。(static 变量中的记忆功能和全局生存
期)存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化,也是唯一的一次初始化。
共有两种变量存储在静态存储区:全局变量和 static 变量,只不过和全局变量比起来,static
可以控制变量的可见范围,说到底 static 还是用来隐藏的。
3)static 的第三个作用是默认初始化为 0(static 变量)
其实全局变量也具备这一属性,因为全局变量也存储在静态数据区。在静态数据区,内
存中所有的字节默认值都是 0x00,某些时候这一特点可以减少程序员的工作量。
4)static 的第四个作用:C++中的类成员声明 static
函数体内 static 变量的作用范围为该函数体,不同于 auto 变量,该变量的内存只被分配
一次,因此其值在下次调用时仍维持上次的值;
在模块内的 static 全局变量可以被模块内所用函数访问,但不能被模块外其它函数访问;
在模块内的 static 函数只可被这一模块内的其它函数调用,这个函数的使用范围被限制
在声明它的模块内;
在类中的 static 成员变量属于整个类所拥有,对类的所有对象只有一份拷贝;
在类中的 static 成员函数属于整个类所拥有,这个函数不接收 this 指针,因而只能访问
类的 static 成员变量。
类内:
static 类对象必须要在类外进行初始化,static 修饰的变量先于对象存在,所以 static 修
饰的变量要在类外初始化;
由于 static 修饰的类成员属于类,不属于对象,因此 static 类成员函数是没有 this 指针
的,this 指针是指向本对象的指针。正因为没有 this 指针,所以 static 类成员函数不能访问
非 static 的类成员,只能访问 static 修饰的类成员;
static 成员函数不能被 virtual 修饰,static 成员不属于任何对象或实例,所以加上 virtual
没有任何实际意义;静态成员函数没有 this 指针,虚函数的实现是为每一个对象分配一个 vptr
指 针 , 而 vptr 是 通 过 this 指 针 调 用 的 , 所 以 不 能 为 virtual ; 虚 函 数 的 调 用 关 系 ,
this->vptr->ctable->virtual function
静态变量什么时候初始化
初始化只有一次,但是可以多次赋值,在主程序之前,编译器已经为其分配好了内存。
静态局部变量和全局变量一样,数据都存放在全局区域,所以在主程序之前,编译器已
经为其分配好了内存,但在 C 和 C++中静态局部变量的初始化节点又有点不太一样。在 C
中,初始化发生在代码执行之前,编译阶段分配好内存之后,就会进行初始化,所以我们看
到在 C 语言中无法使用变量对静态局部变量进行初始化,在程序运行结束,变量所处的全
局内存会被全部回收。
而在 C++中,初始化时在执行相关代码时才会进行初始化,主要是由于 C++引入对象
后,要进行初始化必须执行相应构造函数和析构函数,在构造函数或析构函数中经常会需要
进行某些程序中需要进行的特定操作,并非简单地分配内存。所以 C++标准定为全局或静态
对象是有首次用到时才会进行构造,并通过 atexit()来管理。在程序结束,按照构造顺序反
方向进行逐个析构。所以在 C++中是可以使用变量对静态局部变量进行初始化的。
12、C++面试题之说说 C 和 C++的区别
第一点就应该想到 C 是面向过程的语言,而 C++是面向对象的语言,一般简历上第一
条都是熟悉 C/C++基本语法,了解 C++面向对象思想,那么,请问什么是面向对象?
C 和 C++动态管理内存的方法不一样,C 是使用 malloc/free 函数,而 C++除此之外还有
new/delete 关键字;(关于 malooc/free 与 new/delete 的不同又可以说一大堆,最后的扩展_1
部分列出十大区别);
接下来就不得不谈到 C 中的 struct 和 C++的类,C++的类是 C 所没有的,但是 C 中的 struct
是可以在 C++中正常使用的,并且 C++对 struct 进行了进一步的扩展,使 struct 在 C++中可
以和 class 一样当做类使用,而唯一和 class 不同的地方在于 struct 的成员默认访问修饰符是
public,而 class 默认的是 private;
C++支持函数重载,而 C 不支持函数重载,而 C++支持重载的依仗就在于 C++的名字修
饰与 C 不同,例如在 C++中函数 int fun(int ,int)经过名字修饰之后变为 _fun_int_int ,而 C 是
_fun,一般是这样的,所以 C++才会支持不同的参数调用不同的函数;
C++中有引用,而 C 没有;这样就不得不提一下引用和指针的区别(文后扩展_2);
当然还有 C++全部变量的默认链接属性是外链接,而 C 是内连接;
C 中用 const 修饰的变量不可以用在定义数组时的大小,但是 C++用 const 修饰的变量
可以(如果不进行&,解引用的操作的话,是存放在符号表的,不开辟内存);
当然还有局部变量的声明规则不同,多态,C++特有输入输出流之类的,很多,下面就
不再列出来了;
13、C 语言 struct 和 C++struct 区别
C 语言中:struct 是用户自定义数据类型(UDT);C++中 struct 是抽象数据类型
(ADT),支持成员函数的定义,(C++中的 struct 能继承,能实现多态)。
C 中 struct 是没有权限的设置的,且 struct 中只能是一些变量的集合体,可以封装数据
却不可以隐藏数据,而且成员不可以是函数。
C++中,struct 的成员默认访问说明符为 public(为了与 C 兼容),class 中的默认访问
限定符为 private,struct 增加了访问权限,且可以和类一样有成员函数。
struct 作为类的一种特例是用来自定义数据结构的。一个结构标记声明后,在 C 中必须
在结构标记前加上 struct,才能做结构类型名
14、int fun() 和 int fun(void)的区别?
这里考察的是 c 中的默认类型机制。
在 c 中,int fun() 会解读为返回值为 int(即使前面没有 int,也是如此,但是在 c++中如
果没有返回类型将报错),输入类型和个数没有限制, 而 int fun(void)则限制输入类型为一
个 void。 在 c++下,这两种情况都会解读为返回 int 类型,输入 void 类型。
15、const 有什么用途?
主要有几点:
1).定义只读变量,或者常量(只读变量和常量的区别参考下面一条); 2).修饰函数的参
数和函数的返回值; 3).修饰函数的定义体,这里的函数为类的成员函数,被 const 修饰的成
员函数代表不能修改成员变量的值,因此 const 成员函数只能调用 const 成员函数; 4).只读
对象。只读对象只能调用 const 成员函数。
16、new 和 malloc 的区别?
new/delete 是 C++关键字,需要编译器支持。malloc/free 是库函数,需要头文件支持;
使用 new 操作符申请内存分配时无须指定内存块的大小,编译器会根据类型信息自行
计算。而 malloc 则需要显式地指出所需内存的尺寸。
new 操作符内存分配成功时,返回的是对象类型的指针,类型严格与对象匹配,无须进
行类型转换,故 new 是符合类型安全性的操作符。而 malloc 内存分配成功则是返回 void * ,
需要通过强制类型转换将 void*指针转换成我们需要的类型。
new 内存分配失败时,会抛出 bac_alloc 异常。malloc 分配内存失败时返回 NULL。
new 会先调用 operator new 函数,申请足够的内存(通常底层使用 malloc 实现)。然后
调用类型的构造函数,初始化成员变量,最后返回自定义类型指针。delete 先调用析构函数,
然后调用 operator delete 函数释放内存(通常底层使用 free 实现)。malloc/free 是库函数,
只能动态的申请和释放内存,无法强制要求其做自定义类型对象构造和析构工作。
17、new 和 delete 的实现原理, delete 是如何知道释放内存的大小的?
new 简单类型直接调用 operator new 分配内存;而对于复杂结构,先调用 operator new
分配内存,然后在分配的内存上调用构造函数;对于简单类型,new[]计算好大小后调用
operator new;对于复杂数据结构,new[]先调用 operator new[]分配内存,然后在 p 的前四个
字节写入数组大小 n,然后调用 n 次构造函数,针对复杂类型,new[]会额外存储数组大小;
new 表达式调用一个名为 operator new(operator new[])函数,分配一块足够大的、原始的、
未命名的内存空间;
编译器运行相应的构造函数以构造这些对象,并为其传入初始值;
对象被分配了空间并构造完成,返回一个指向该对象的指针。
delete 简单数据类型默认只是调用 free 函数;复杂数据类型先调用析构函数再调用
operator delete;针对简单类型,delete 和 delete[]等同。假设指针 p 指向 new[]分配的内存。
因为要 4 字节存储数组大小,实际分配的内存地址为[p-4],系统记录的也是这个地址。delete[]
实际释放的就是 p-4 指向的内存。而 delete 会直接释放 p 指向的内存,这个内存根本没有被
系统记录,所以会崩溃。
需要在 new [] 一个对象数组时,需要保存数组的维度,C++ 的做法是在分配数组空间
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