C++基础知识大全

C++基础知识大全

秋招基本尘埃落定了，打算总结一下C++学习路线的相关知识，今天是第一篇：C++基础知识总结。

面向对象的三大特性：

封装：把客观事物抽象为类，包含自己的属性和方法。
继承：使用现有类的所有功能，在无需重新编写原有类的情况下对类的功能进行拓展。被继承的类成为父类或基类，继承的类成为子类或派生类。
多态：一种形式，多种状态，分为静态多态和动态多态。静态多态指编译时多态，如函数重载、模板；动态多态指运行时多态，特指virtual虚函数机制形成的多态。

类的访问权限：private、protected、public

类中可以直接访问自己类的public、protected、private成员，但类对象只能访问自己类的public成员。

类的构造函数、析构函数、赋值函数、拷贝构造函数

构造函数：一个类对象创建时自动调用的方法，用来完成初始化得工作。
析构函数：当类对象生命周期结束时，自动销毁对象占有的内存。
拷贝构造函数：参数为类的引用，即用一个类对象复制构造一个新的类对象。
赋值函数：将一个类对象成员的值赋给当前对象。

一个类会自定义默认构造函数、默认拷贝构造函数、默认赋值函数、析构函数。

移动构造函数与拷贝构造函数的区别

拷贝构造函数的形参是一个左值引用，而移动构造函数的形参是一个右值引用
拷贝构造函数完成的是整个对象或变量的拷贝，而移动构造函数是生成一个指针指向源对象或变量的地址，接管源对象的内存，相对于大量数据的拷贝节省时间和内存空间。

深拷贝与浅拷贝的区别

浅拷贝：

利用类提供的默认拷贝构造函数，将一个对象的成员所在内存的数据复制给另一个对象的成员。

深拷贝：

显式定义类的拷贝构造函数，不仅会将原对象的成员变量复制给新对象，还会在堆中为新对象分配一块新的内存，并将原对象持有的动态内存资源也拷贝过来。

空类有哪些函数？空类的大小？

一个空类包括默认构造函数、拷贝构造函数、默认赋值运算符、默认取值运算符、析构函数。
空类也可以实例化，在内存会有独一无二的地址，编译器规定空类的大小为1字节；
仅含有一个虚函数的类的大小为4字节，因为虚表指针占有4个字节地址。

C++内存分区

全局区：存储全局变量和静态变量，编译时分配，存在整个程序运行期间。
堆区：程序员手动管理的内存区间，运行时分配，手动开辟、释放内存。
栈区：存储局部变量，运行时分配，系统自动管理内存的开辟和释放。
常量区：存放常量，编译时分配，存在整个程序运行期间。
代码区：存放程序运行的cpu指令，编译时分配，系统自动管理内存的开辟和释放。

堆区与栈区的对比

申请方式：栈区内存由系统自动管理，堆区内存由程序员手动管理。
空间大小：栈区的大小一般为1M或2M，不超过10M；堆区的大小是不固定的，受硬件内存的限制。
申请效率：栈是线性存储的，由系统自动分配，速度较快；堆区通过一个链表管理空闲内存，容易造成内存泄漏。
生长方向：栈区是由高到低的，堆区是由低到高的。

C++与C的区别

C++是面向对象的编程语言，C是面向过程的结构化编程语言。
C++采用new/delete运算符动态管理内存，而C用malloc/free库函数管理内存。
C++提供了class，C提供了struct。在C++中使用struct与class等同。
C++有引用，而C没有。
C++提供了很多输入输出流，如：iostream、ofstream。

extern C作用

指示编译器这部分代码按照C语言的方式进行编译。如：C语言不提供函数重载，为避免重载，可使用extern C。

C语言为啥可以重载？C++为啥不支持重载？

C语言中，函数在编译后的代码名称为“_函数名”，当同名的函数参数不同时，编译器无法解析到它们的不同，

因为它们的编译名称都相同。
C++中，函数参数不同对象的编译后的名称也不同，所以支持重载。

struct与class的区别

struct在C中，不能定义函数、没有访问权限的设定，只能定义数据成员变量；在C++中，与class类似，可以定义函数、实现继承以及多态，以及有public、protected、private三种访问权限。
C++中，struct与class的唯一区别是 ：

 struct中成员默认的访问权限是public，class中成员默认的访问权限是private。

struct内存对齐

 结构体中各成员变量的首地址必须是“对齐系数”和“变量大小”的较小值的整数倍；
 结构体占用内存的总大小是“对齐系数”和“最大变量长度”的较小值的整数倍。

define宏定义与const常量的区别

处理时机不同：宏定义是“编译时”概念，在预处理阶段展开，生命周期结束于编译时期；const是“运行时”概念，在程序运行时使用。
存储方式不同：宏定义直接替换，不会分配内存，存储在程序的代码区中；const变量需要进行内存分配。
类型和安全检查不同：宏定义是字符替换，没有数据类型的区别，没有类型安全检查；const是常量的声明，有类型区别，编译时会进行安全检查。

new/delete与malloc/free的区别

malloc是C语言定义的库函数，new是C++定义的运算符；
malloc由程序员指定分配内存的大小，而new由编译器自动计算指定类型的内存大小；
new会调用构造函数，并返回对象内存大小,malloc不会；
malloc返回类型是void*指针，需要强转换，new的返回类型是对象类型的指针；
malloc不能重载，new可以重载operator new。

new一个对象可以用free释放内存嘛？

不可以。new一个对象，delete时会先调用类的析构函数再释放内存，而free仅仅释放内存，会出现错误。

内存泄露的情况

 new一块内存，没有手动delete，会造成内存泄漏；
 使用智能指针shared_ptr时，产生循环引用，导致内存无法释放，会造成内存泄漏；
 类的继承中，用一个基类指针指向父类或子类对象时，析构函数没有采用虚函数，生命期结束时导致子类对象占有内存无法释放，造成内存泄漏。

sizeof与strlen对比

sizeof计算的是分配的内存空间实际占用的字节数； strlen计算的是内存空间中字符的个数（不包括""）。
sizeof是运算符，参数可以是指针、数组、类型、对象和函数； strlen是函数，参数必须是字符型指针（char*）。
sizeof是在编译时计算，故参数为数组名时计算的是整个数组的占用内存大小； strlen是在运行时计算，参数为数组名时，数组会退化为指针。

指针与引用的区别

安全性：引用的对象不能改变，安全性好；但指针指向的对象是可以改变的，不能保证安全性。
方便性：引用实际上是封装好的指针解引用（即b->*b），可以直接使用；但指针需要手动解引用，使用更麻烦；
级数：引用只有一级，不能多次引用；但指针的级数没有限制。
初始化：引用必须被初始化为一个已有对象的引用，而指针可以初始化为NULL。

指针函数与函数指针

指针函数：返回值是指针的函数，本质上是一个函数；
函数指针：指向一个函数的指针，本质上是一个指针；

野指针产生与避免

野指针产生的原因：

创建指针时没有对指针进行初始化，导致指针指向一个随机的位置；
释放指针指向的内存后没有置空，从而指向垃圾内存；
在超越变量作用域下使用指针，如：在栈内存被释放之后，指向栈内存的指针会指向垃圾内存；

野指针的避免方法：

在创建指针时必须进行初始化；
使用delete释放指针指向的内存之后必须将指针置空；

多态：动态多态、静态多态 虚函数实现动态多态的原理、虚函数与纯虚函数的区别 继承时，父类的析构函数是否为虚函数？构造函数能不能为虚函数？为什么？ 静态多态：重写、重载、模板 static关键字：修饰局部变量、全局变量、类中成员变量、类中成员函数 const关键字：修饰变量、指针、类对象、类中成员函数 extern关键字：修饰全局变量 volatile关键字：避免编译器指令优化 四种类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast 右值引用 std::move函数 std::forward与std::move的区别 四种智能指针及底层实现：auto_ptr、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr shared_ptr中的循环引用怎么解决？（weak_ptr） vector与list比较 vector迭代器失效的情况 map与unordered_map对比 set与unordered_set对比