C++八股文--基础详解
目录
7. 关键字define、const、typedef、inline
1. 智能指针
优点
（1）避免内存泄漏。底层维护一个类，作用域结束可以自动释放内存。
（2）共享指针便于传播和释放。例如多线程使用同一个对象时析构问题。
auto_ptr
（c++98用，c++11已放弃）。如下，p2剥夺了p1所有权，访问p1会报错。
auto_ptr<std::string> p1 (new string ("hello"));
auto_ptr<std::string> p2;
p2 = p1;unique_ptr
独占所有权的指针，即同一时间只能有一个std::unique_ptr指向同一个对象。如下，P4 = P3会报错，因为P3不能再指向有效数据。
unique_ptr<string> p3 (new string (auto));
unique_ptr<string> p4;
p4 = p3;shared_ptr
共享所有权的指针，即可以有多个std::shared_ptr指向同一个对象。有两个指针，一个指向堆内存中的对象，另一个指向共享实例的引用计数器。
引用计数器
- 每次调用shared_ptr的复制构造函数时，引用计数器+1。
- 每次调用shared_ptr的赋值运算符时，右侧指针计数器+1，左侧指针计数器-1。
- 每次调用shared_ptr的析构函数时，计数器均-1。
- 计数器为0时，删除该对象。
weak_ptr
弱引用指针，即一个std::weak_ptr指向一个std::shared_ptr所管理的对象，但不会增加引用计数。
2. 内存分配
栈：存放局部变量和函数参数，编译器管理内存分配和回收。
堆：程序员管理，手动new/delete或malloc/free，容易造成内存泄漏。
全局、静态存储区：存储初始化/未初始化的全局变量和静态变量，有初始化和未初始化两个区域。
代码区：存放二进制代码。
一维数组动态分配释放代码示例：
// 动态分配,数组长度为 m
int *array=new int [m];
//释放内存
delete [] array;二维数组动态分配释放代码示例：
int **array;
array = new int *[m];
for(int i = 0; i < m; i++ ) {
array[i] = new int [n];
}
//释放
for(int i = 0; i < m; i++ ) {
delete [] array[i];
}
delete [] array;对象动态分配释放代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Box {
public:
Box() {
cout << "调用构造函数！" <<endl;
}
~Box() {
cout << "调用析构函数！" <<endl;
}
};
int main( )
{
Box* myBoxArray = new Box[4];
delete [] myBoxArray;
return 0;
}3. 指针参数传递和引用参数传递
指针参数传递
本质是值传递，传递的是一个地址值，传递过程中，被调函数的形参作为被调函数的局部变量处理，在栈开辟空间存放有主调函数传递来的实参，从而形成实参副本。特点：被调函数对形参指针改变不影响主函数实参指针。
引用参数传递
被调函数形参也作为局部变量在栈中开辟了内存空间，存放的是主调函数放进来的实参变量的地址。特点：被调函数对形参指针改变会被处理成间接寻址，即通过栈中存储的地址找到实参，因此，被调函数对形参指针改变会影响主函数实参指针。
4. 关键字static
修饰局部变量
局部变量一般存储于栈，static修饰的局部变量存储于静态数据区，生命周期会一直延续到整个程序结束，作用域未变还是在其语句块。
修饰全局变量
static修饰的全局变量仅在本文件可见。
修饰函数
static修饰函数，函数仅在本文件可见。
修饰类
static修饰类成员变量，则对应成员变量属于整个类而不是对象，没有this指针(this指向本对象)，需要在类外初始化，供所有对象共享节省内存，并且只能访问static修饰的类成员。
static修饰类成员方法，则对应成员方法属于整个类而不是对象，没有this指针，并且只能访问静态成员。
5. 关键字const
修饰基本数据类型：使用过程中不可改变常量值
修饰指针变量：const int* p1，指向整形常量。const int* const p3，指向整形常量的常量指针。
修饰引用变量：int* const p2，指向整形的常量指针。
修饰函数：
const int& function(int& x); //修饰返回值,返回值是引用,不能被修改
int& function(const int& x); //修饰形参
int& function(int& x) const{} //const成员函数,保证对象成员不被修改,可以访问非const和const的数据成员和变量，可以被重载; 如果成员是指针，则不能保证对象成员不被修改7. 关键字define、const、typedef、inline
define：编译阶段处理，无类型，无类型检查，遇到就展开。
const：编译期间处理，有类型，有类型检查。const常量在出现的地方保留真正的数据，编译器有时不为const常量分配内存，直接将const常量添加到表中，省去读写内存，效率更高。
typedef：定义类型别名；与struct结合，定义类型；编译阶段有效，有类型检查；
inline：内联函数，调用时进行替换；有类型检查；
8. 重载、重写和重定义
重载：overload，函数同名，参数列表不同。
重写：override，子类重写父类中的虚函数(同名，同参数列表，同返回等)。
重定义：子类重新定义父类中同名非虚函数，可修改参数列表。
9. 强制转换
static_cast：转换类型明确；无动态类型检查；派生类转基类安全，所以主要适用于非多态。
dynamic_cast：动态派生类间转换；type id必须是类指针、类引用或void*；转换安全，类型不一致转换为空指针。
const_cast：专用于const类型去除或增加；
reinterpret_cast：整形转指针引用；指针转数组；指针引用间转换；指针引用转整形。
10. 指针和引用
指针是一个实体，引用是一个别名。
指针：独立的变量；有const；可以有多级；可为空；存放地址；编译时添加“指针变量名-指针变量地址”，允许拷贝和赋值；sizeof得到指针类型大小。
引用：依赖原变量的内存别名；无const；只有1级；编译时，将“引用变量名-引用对象地址”添加到符号表，之后从一而终，不能引用其他数据；sizeof得到所引用对象大小。
11. 野指针和悬空指针
野指针：没被初始化的指针。
悬空指针：指针指向的内存被回收，指针仍然指向这块内存。
12. 构造函数
创建类的对象时，编译器会为对象分配内存空间，自动调用构造函数初始化对象成员。
默认构造函数：一个类没有构造函数，生成默认构造函数条件为：有一个类类型成员变量，继承自含有默认构造函数的基类，继承或声明了虚函数，含有虚基类。
普通构造函数：创建新对象，初始化成员。
拷贝构造函数：用一个对象去初始化同类的另一个对象；函数F的参数是类A的对象，F被调用时候；函数F的参数返回值是类A的对象，F返回时。
转换构造函数：一个构造函数接受一个不同于其类类型的形参，可视为将形参转换成类的一个对象
移动构造函数：将其它对象拥有的资源内存移位己用。
赋值运算符重载：=右边的本类对象的值赋值给=左边的对象。
A a1, A a2; a1 = a2; // 赋值运算符重载
A a3 = a1; // 拷贝构造函数13. 堆和栈
堆：程序员手动malloc和free或new和delete，如果不及时回收会造成内存泄漏；空间不连续；低地址向高地址扩展；空间较大较灵活；
栈：需要时编译器分配，不需要时自动回收；连续的存储空间；高地址向低地址扩展；空间较小。
14. 函数传参
值传递：形参是实参的拷贝。
指针传递：值传递的一种，形参指向实参地址。
引用传递：引用对象的地址放在栈空间。形参任何操作都可以直接映射到外部实参。
15. malloc/free和new/delete
区别：new/delete是操作符，可执行构造函数和析构函数；malloc/free是库函数，不在编译器控制权限之内。
new：分配未初始化的空间；用对象的构造函数对空间初始化。
delete：使用析构函数对对象析构；回收内存空间。
malloc：分配空间。
free：释放空间。
16. volatile和extern
volatile：易变性，下一条语句不回去用上一条语句里volatile变量的寄存器内容；不可优化型，不可优化和删除；顺序性，编译器不会进行重排乱序优化。
extern：C加此声明，表示此变量、函数在别处定义，在此引用；C++中除此之外还有一个规范性作用，即C++调用C库函数需要“extern C”。
17. 类大小
class A{}; sizeof(A) = 1;
class A{virtual Fun(){} }; sizeof(A) = 4(32bit)/8(64bit); // 指向虚函数表
class A{static int a; }; sizeof(A) = 1;
class A{int a; }; sizeof(A) = 4;
class A{static int a; int b; }; sizeof(A) = 4;18. 结构体内存对齐
结构体第一个成员偏移为0；之后每个成员偏移min(#pragma pack()指定数，数据成员本身长度)；结构体本身也要进行对齐。
对齐原因：CPU内存访问速度提升；减少额外操作，举例开始存储1字节，读取0-3，读取4，删除0；CPU有时候拒绝处理未内存对齐的数据。
19. 内存泄漏
申请一块内存空间，使用完毕后未释放，但是指向此空间的指针已被回收，长期以往，这样的空间越来越多，再申请新空间空间不够时，系统崩溃。
20. 预处理、编译、汇编、链接
预处理：删除#define，展开宏定义，处理所有条件编译指令，处理所有预编译指令，删除所有注释，添加行号和文件名标识。
编译：源码转换为机器语言，转化为相应的汇编文件。静态编译：编译时候将对应链接库中的函数链接到可执行文件。动态链接：执行时，调用对应的动态链接库的命令。
汇编：调用汇编器将汇编代码转换为机器可执行的指令。
链接：将所有.o和库链接在一起，得到可执行文件。
21. 命名空间
命名空间定义：作为附加信息区分不同库中相同名称的函数、类、变量等。
代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
// 第一个命名空间
namespace first_space{
void func() {
cout << "Inside first_space" << endl;
}
}
// 第二个命名空间
namespace second_space{
void func() {
cout << "Inside second_space" << endl;
}
}
using namespace first_space;
int main () {
func();
return 0;
}22. 模版
模板：创建泛型编程类或函数。
代码示例：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template <typename T>
inline T const& Max (T const& a, T const& b) {
return a < b ? b:a;
}
int main () {
int i = 39;
int j = 20;
cout << "Max(i, j): " << Max(i, j) << endl;
double f1 = 13.5;
double f2 = 20.7;
cout << "Max(f1, f2): " << Max(f1, f2) << endl;
return 0;
}类模板代码示例：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <stdexcept>
using namespace std;
template <class T>
class Stack {
private:
vector<T> elems; // 元素
public:
void push(T const&); // 入栈
void pop(); // 出栈
T top() const; // 返回栈顶元素
bool empty() const{ // 如果为空则返回真。
return elems.empty();
}
};
template <class T>
void Stack<T>::push (T const& elem) {
elems.push_back(elem);
}
template <class T>
void Stack<T>::pop () {
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::pop(): empty stack");
}
elems.pop_back();
}
template <class T>
T Stack<T>::top () const {
if (elems.empty()) {
throw out_of_range("Stack<>::top(): empty stack");
}
// 返回最后一个元素
return elems.back();
}
int main() {
try {
Stack<int> intStack; // int 类型的栈
Stack<string> stringStack; // string 类型的栈
intStack.push(7);
cout << intStack.top() <<endl;
stringStack.push("hello");
cout << stringStack.top() << std::endl;
stringStack.pop();
stringStack.pop();
}
catch (exception const& ex) {
cerr << "Exception: " << ex.what() <<endl;
return -1;
}
}