C++简介

C++ 是一种静态类型的、编译式的、通用的、大小写敏感的、不规则的编程语言，支持过程化编程、面向对象编程和泛型编程。

C++ 是 C 的一个超集，事实上，任何合法的 C 程序都是合法的 C++ 程序。

四大特性

C++ 完全支持面向对象的程序设计，包括面向对象开发的四大特性：

• 封装（Encapsulation）：封装是将数据和方法组合在一起，对外部隐藏实现细节，只公开对外提供的接口。这样可以提高安全性、可靠性和灵活性。
• 继承（Inheritance）：继承是从已有类中派生出新类，新类具有已有类的属性和方法，并且可以扩展或修改这些属性和方法。这样可以提高代码的复用性和可扩展性。
• 多态（Polymorphism）：多态是指同一种操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和实现。它可以通过接口或继承实现，可以提高代码的灵活性和可读性。
• 抽象（Abstraction）：抽象是从具体的实例中提取共同的特征，形成抽象类或接口，以便于代码的复用和扩展。抽象类和接口可以让程序员专注于高层次的设计和业务逻辑，而不必关注底层的实现细节。

标准库

标准的 C++ 由三个重要部分组成：
核心语言，提供了所有构件块，包括变量、数据类型和常量，等等。
C++ 标准库，提供了大量的函数，用于操作文件、字符串等。
标准模板库（STL），提供了大量的方法，用于操作数据结构等。

ANSI 标准

ANSI 标准是为了确保 C++ 的便携性 —— 您所编写的代码在 Mac、UNIX、Windows、Alpha 计算机上都能通过编译。

由于 ANSI 标准已稳定使用了很长的时间，所有主要的 C++ 编译器的制造商都支持 ANSI 标准。

C++语言结构

实例
#include <iostream>
using namespace std;
 
// main() 是程序开始执行的地方
 
int main()
{
   cout << "Hello World"; // 输出 Hello World
   return 0;
}

C++ 语言定义了一些头文件，这些头文件包含了程序中必需的或有用的信息。上面这段程序中，包含了头文件 <iostream>。
下一行 using namespace std; 告诉编译器使用 std 命名空间。命名空间是 C++ 中一个相对新的概念。
下一行 // main() 是程序开始执行的地方 是一个单行注释。单行注释以 // 开头，在行末结束。

基本概念

C++数据类型
注意：默认情况下，int、short、long都是带符号的，即 signed。

注意：long int 8 个字节，int 都是 4 个字节

C++指针

地址思维：指针存储的是地址，不是值本身
类型匹配：指针类型必须与指向的数据类型匹配
生命周期管理：确保指针有效期间指向的内存也有效
现代实践：优先使用智能指针，避免裸指针的内存管理问题

智能指针（smart pointer）是封装了“裸指针”的类模板，利用 RAII 在对象生命周期结束时自动释放资源，从根本上防止内存泄漏和悬空指针。
C++11 之后标准库主要提供三种：

• std::unique_ptr——独占所有权，不能拷贝，只能移动；
• std::shared_ptr——共享所有权，内部引用计数，最后一个拷贝销毁时才释放；
• std::weak_ptr——弱引用，不计数，用来打破 shared_ptr 的循环引用。

除了智能指针，C++ 里常见的“指针”类别还有：

• 裸指针 T* / const T*
• 指向成员的指针 T C::* / const T C::*
• 函数指针 R (*)(Args…)
• 迭代器（本质是“类指针”对象）
• 自定义句柄类（如文件描述符封装 unique_handle 等）

C++ 引用 vs 指针
引用变量是一个别名，也就是说，它是某个已存在变量的另一个名字。
一旦把引用初始化为某个变量，就可以使用该引用名称或变量名称来指向变量。
引用必须在定义时初始化，并且一旦绑定到一个变量后，就不能再绑定到其他变量。

引用很容易与指针混淆，它们之间有三个主要的不同：

不存在空引用，引用必须连接到一块合法的内存。
一旦引用被初始化为一个对象，就不能被指向到另一个对象。指针可以在任何时候指向到另一个对象。
引用必须在创建时被初始化。指针可以在任何时间被初始化。
引用的对象必须是一个变量，而指针必须是一个地址。

C++结构体
结构体是 C++ 中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。
结构用于表示一条记录，假设您想要跟踪图书馆中书本的动态，您可能需要跟踪每本书的下列属性。

结构体优点：

简单数据封装：适合封装多种类型的简单数据，通常用于数据的存储。
轻量级：相比 class，结构体语法更简洁，适合小型数据对象。
面向对象支持：支持构造函数、成员函数和访问权限控制，可以实现面向对象的设计。

C++构造函数

#constexpr构造函数（C++11+）

编译时计算的构造函数

用于创建常量表达式对象
class MyClass {
public:
    // 1. 默认构造函数（无参数）
    MyClass() {
        // 初始化代码
    }
    
    // 2. 参数化构造函数
    MyClass(int x, int y) {
        this->x = x;
        this->y = y;
    }
    
    // 3. 拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass& other) {
        this->x = other.x;
        this->y = other.y;
    }
    
    // 4. 移动构造函数（C++11）
    MyClass(MyClass&& other) noexcept {
        this->x = std::move(other.x);
        this->y = std::move(other.y);
    }
    
    // 5. 委托构造函数（C++11）
    MyClass(int x) : MyClass(x, 0) {
        // 委托给两个参数的构造函数
    }
    
    // 6. 转换构造函数（单参数）
    MyClass(int x) {
        this->x = x;
    }
    
    // 7. 继承中的构造函数
    class Derived : public Base {
    public:
        // 使用using声明继承基类构造函数（C++11）
        using Base::Base;
        
        // 或显式调用基类构造函数
        Derived(int x, int y) : Base(x), y(y) {}
    };

private:
    int x, y;
};

析构函数
析构函数是类的特殊成员函数，在对象生命周期结束时自动调用，用于清理资源。函数名：~ + 类名。无参数，无返回值

派生类
派生类（Derived Class）是通过继承（inheritance）从基类（Base Class）创建的新类。获得基类的所有成员（除构造函数、析构函数、私有成员），可以添加新成员，可以修改（重写）继承的方法，是基类的特化版本。

函数重载
函数重载：同一个类中，函数名相同，参数列表不同

C+++基础问题

一、基础篇（校招/初中级 90% 覆盖率）

1. new/delete 与 malloc/free 区别
   答纲：new 调用构造函数、返回类型安全、不可重载；malloc 只干内存分配。
2. 指针与引用区别
   答纲：引用必须初始化且不可改指向；指针可空可改可算术。
3. struct 与 class 区别
   答纲：默认访问级别不同（public vs private），其余一样。
4. const 与 #define 差异
   答纲：const 有类型/作用域/调试信息；宏纯文本替换。
5. static 关键字 3 种用法
   答纲：文件内链接、函数内静态变量、类静态成员/函数。
6. C++ 四种类型转换
   答纲：static_const 编译期；dynamic_cast 运行时多态；const_cast 去常性；reinterpret_cast 最低级位模式。
7. 深拷贝 vs 浅拷贝
   答纲：深拷贝重新分配资源，浅拷贝只复制指针值。
8. 拷贝构造函数何时被调用
   答纲：对象以值传参、以值返回、显式拷贝初始化。
9. 赋值运算符与拷贝构造区别
   答纲：拷贝构造是从无到有；赋值是改写已有对象。
10. vector/list/deque 复杂度对比
    答纲：随机访问 O(1)/O(n)/O(1)；中间插入 O(n)/O(1)/O(n)。
11. map 与 unordered_map 差异
    答纲：红黑树 vs 哈希表；有序 vs 无序；O(logN) vs 平均 O(1)。
12. RAII 思想
    答纲：资源获取即初始化，利用对象生命周期管理资源，异常安全。
13. 构造函数能否是虚函数？
    答纲：不能，对象还没构造完无虚表。
14. 析构函数何时必须虚？
    答纲：类会被继承且可能通过基类指针删除派生对象。
15. 重载、重写、隐藏对比
    答纲：同一作用域参数不同→重载；派生类改虚函数→重写；派生类同名非虚→隐藏。

C++高级

1. 虚函数表与动态分派机制
   答纲：每个多态类一张 vtable，对象首地址前 8 字节存 vptr，运行时查表定位函数。
2. 模板实例化与代码膨胀控制
   答纲：显式实例化、common_type 技巧、extern template 声明。
3. SFINAE 与 enable_if 写法
   答纲：替换失败不是错误，用于模板重载决议；C++17 后用 if constexpr 替代。
4. move 语义完美转发实现
   答纲：std::move 强制右值引用，std::forward 保持值类别，配合引用折叠规则。
5. 内存模型与 std::memory_order
   答纲：六种顺序，relaxed/acquire/release/acq_rel/seq_cst；无锁队列用 acq/rel 保证可见性。
6. ABA 问题及解决
   答纲：CAS 检查值相同但已改回；用版本号/双宽 CAS/ hazard pointer。
7. shared_ptr 控制块与循环引用
   答纲：引用计数+弱引用计数；weak_ptr 打破循环；make_shared 一次分配优化。
8. chrono 与 自定义时钟
   答纲：steady_clock 单调、system_clock 可映射日历；可写自己的 clock 满足 TrivialClock。
9. 协程（C++20 co_await）状态机
   答纲：compiler 生成 promise_type、coroutine_frame、挂起点恢复点；注意对称转移。
10. 零开销抽象反例
    答纲：std::function 动态分配+类型擦除，虚函数调用无法内联；function_ref 替代方案。
11. consteval/constinit 区别
    答纲：consteval 强制编译期求值，constinit 只保证静态初始化线程安全。
12. 模块化（C++20 Modules）解决什么问题
    答纲：替代头文件，减少重复解析，提供 BMI 二进制接口，缩短构建时间。
13. 设计一个线程池——任务窃取如何实现
    答纲：每个线程本地双端队列，pop 从队尾 steal 从队头，减少竞争；用 std::atomic 索引。
14. placement new 与显式析构顺序
    答纲：先构造数组再逐个析构，需手动调用析构函数，再 operator delete(p, buf)。

C++中内存泄漏问题