C++基础问题(一)

1.请说出static和const关键字尽可能多的作用

static关键字至少有下列n个作用:
(1)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;
(2)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;
(3)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;
(4)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;
(5)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。
(6)static修饰的变量在main函数运行前便分配空间

const关键字至少有下列n个作用:
(1)欲阻止一个变量被改变,可以使用const关键字。在定义该const变量时,通常需要对它进行初始化,因为以后就没有机会再去改变它了;
(2)对指针来说,可以指定指针本身为const,也可以指定指针所指的数据为const,或二者同时指定为const;
(3)在一个函数声明中,const可以修饰形参,表明它是一个输入参数,在函数内部不能改变其值;
(4)对于类的成员函数,若指定其为const类型,则表明其是一个常函数,不能修改类的 成员变量;
(5)对于类的成员函数,有时候必须指定其返回值为const类型,以使得其返回值不为“左值”。例如:
const classA operator(const classA& a1,const classA& a2);
operator
的返回结果必须是一个const对象。如果不是,这样的变态代码也不会编译出错:
classA a, b, c;
(a * b) = c; // 对a*b的结果赋值
操作(a * b) = c显然不符合编程者的初衷,也没有任何意义。

2.说一下static关键字的作用

  1. 全局静态变量
    在全局变量前加上关键字static,全局变量就定义成一个全局静态变量.
    静态存储区,在整个程序运行期间一直存在。
    初始化:未经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显式初始化);
    作用域:全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的,准确地说是从定义之处开始,到文件结尾。

  2. 局部静态变量
    在局部变量之前加上关键字static,局部变量就成为一个局部静态变量。
    内存中的位置:静态存储区
    初始化:未经初始化的全局静态变量会被自动初始化为0(自动对象的值是任意的,除非他被显式初始化);
    作用域:作用域仍为局部作用域,当定义它的函数或者语句块结束的时候,作用域结束。但是当局部静态变量离开作用域后,并没有销毁,而是仍然驻留在内存当中,只不过我们不能再对它进行访问,直到该函数再次被调用,并且值不变;

  3. 静态函数
    在函数返回类型前加static,函数就定义为静态函数。函数的定义和声明在默认情况下都是extern的,但静态函数只是在声明他的文件当中可见,不能被其他文件所用。
    函数的实现使用static修饰,那么这个函数只可在本cpp内使用,不会同其他cpp中的同名函数引起冲突;
    warning:不要再头文件中声明static的全局函数,不要在cpp内声明非static的全局函数,如果你要在多个cpp中复用该函数,就把它的声明提到头文件里去,否则cpp内部声明需加上static修饰;

  4. 类的静态成员
    在类中,静态成员可以实现多个对象之间的数据共享,并且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则,即保证了安全性。因此,静态成员是类的所有对象中共享的成员,而不是某个对象的成员。对多个对象来说,静态数据成员只存储一处,供所有对象共用

  5. 类的静态函数
    静态成员函数和静态数据成员一样,它们都属于类的静态成员,它们都不是对象成员。因此,对静态成员的引用不需要用对象名。
    在静态成员函数的实现中不能直接引用类中说明的非静态成员,可以引用类中说明的静态成员(这点非常重要)。如果静态成员函数中要引用非静态成员时,可通过对象来引用。从中可看出,调用静态成员函数使用如下格式:<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>);

3.C和C++区别

设计思想上:
C++是面向对象的语言,而C是面向过程的结构化编程语言

语法上:
C++具有封装、继承和多态三种特性
C++相比C,增加多许多类型安全的功能,比如强制类型转换
C++支持范式编程,比如模板类、函数模板等

4.指针和引用区别

1.指针有自己的一块空间,而引用只是一个别名;
2.使用sizeof看一个指针的大小是4,而引用则是被引用对象的大小;
3.指针可以被初始化为NULL,而引用必须被初始化且必须是一个已有对象 的引用;
4.作为参数传递时,指针需要被解引用才可以对对象进行操作,而直接对引 用的修改都会改变引用所指向的对象;
5.可以有const指针,但是没有const引用;
6.指针在使用中可以指向其它对象,但是引用只能是一个对象的引用,不能 被改变;
7.指针可以有多级指针(**p),而引用至于一级;
8.指针和引用使用++运算符的意义不一样;
9.如果返回动态内存分配的对象或者内存,必须使用指针,引用可能引起内存泄露。

5.请你说一下你理解的c++中的smart pointer四个智能指针:shared_ptr,unique_ptr,weak_ptr,auto_ptr

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2

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6.为什么析构函数必须是虚函数?为什么C++默认的析构函数不是虚函数

将可能会被继承的父类的析构函数设置为虚函数,可以保证当我们new一个子类,然后使用基类指针指向该子类对象,释放基类指针时可以释放掉子类的空间,防止内存泄漏。

C++默认的析构函数不是虚函数是因为虚函数需要额外的虚函数表和虚表指针,占用额外的内存。而对于不会被继承的类来说,其析构函数如果是虚函数,就会浪费内存。因此C++默认的析构函数不是虚函数,而是只有当需要当作父类时,设置为虚函数。

7.请你来说一下fork函数

Fork:创建一个和当前进程映像一样的进程可以通过fork( )系统调用:

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

成功调用fork( )会创建一个新的进程,它几乎与调用fork( )的进程一模一样,这两个进程都会继续运行。在子进程中,成功的fork( )调用会返回0。在父进程中fork( )返回子进程的pid。如果出现错误,fork( )返回一个负值。
最常见的fork( )用法是创建一个新的进程,然后使用exec( )载入二进制映像,替换当前进程的映像。这种情况下,派生(fork)了新的进程,而这个子进程会执行一个新的二进制可执行文件的映像。这种“派生加执行”的方式是很常见的。
在早期的Unix系统中,创建进程比较原始。当调用fork时,内核会把所有的内部数据结构复制一份,复制进程的页表项,然后把父进程的地址空间中的内容逐页的复制到子进程的地址空间中。但从内核角度来说,逐页的复制方式是十分耗时的。现代的Unix系统采取了更多的优化,例如Linux,采用了写时复制的方法,而不是对父进程空间进程整体复制。

8.map和set有什么区别,分别又是怎么实现的?

map和set都是C++的关联容器,其底层实现都是红黑树(RB-Tree)。由于 map 和set所开放的各种操作接口,RB-tree 也都提供了,所以几乎所有的 map 和set的操作行为,都只是转调 RB-tree 的操作行为。
map和set区别在于:
(1)map中的元素是key-value(关键字—值)对:关键字起到索引的作用,值则表示与索引相关联的数据;Set与之相对就是关键字的简单集合,set中每个元素只包含一个关键字。
(2)set的迭代器是const的,不允许修改元素的值;map允许修改value,但不允许修改key。其原因是因为map和set是根据关键字排序来保证其有序性的,如果允许修改key的话,那么首先需要删除该键,然后调节平衡,再插入修改后的键值,调节平衡,如此一来,严重破坏了map和set的结构,导致iterator失效,不知道应该指向改变前的位置,还是指向改变后的位置。所以STL中将set的迭代器设置成const,不允许修改迭代器的值;而map的迭代器则不允许修改key值,允许修改value值。
(3)map支持下标操作,set不支持下标操作。map可以用key做下标,map的下标运算符[ ]将关键码作为下标去执行查找,如果关键码不存在,则插入一个具有该关键码和mapped_type类型默认值的元素至map中,因此下标运算符[ ]在map应用中需要慎用,const_map不能用,只希望确定某一个关键值是否存在而不希望插入元素时也不应该使用,mapped_type类型没有默认值也不应该使用。如果find能解决需要,尽可能用find。

9.STL的allocator

STL的分配器用于封装STL容器在内存管理上的底层细节。在C++中,其内存配置和释放如下:
new运算分两个阶段:(1)调用::operator new配置内存;(2)调用对象构造函数构造对象内容
delete运算分两个阶段:(1)调用对象析构函数;(2)调用::operator delete释放内存
为了精密分工,STL allocator将两个阶段操作区分开来:内存配置有alloc::allocate()负责,内存释放由alloc::deallocate()负责;对象构造由::construct()负责,对象析构由::destroy()负责。
同时为了提升内存管理的效率,减少申请小内存造成的内存碎片问题,SGI STL采用了两级配置器,当分配的空间大小超过128B时,会使用第一级空间配置器;当分配的空间大小小于128B时,将使用第二级空间配置器。第一级空间配置器直接使用malloc()、realloc()、free()函数进行内存空间的分配和释放,而第二级空间配置器采用了内存池技术,通过空闲链表来管理内存。

10.C++源文件从文本到可执行文件经历的过程

对于C++源文件,从文本到可执行文件一般需要四个过程:
预处理阶段:对源代码文件中文件包含关系(头文件)、预编译语句(宏定义)进行分析和替换,生成预编译文件。
编译阶段:将经过预处理后的预编译文件转换成特定汇编代码,生成汇编文件
汇编阶段:将编译阶段生成的汇编文件转化成机器码,生成可重定位目标文件
链接阶段:将多个目标文件及所需要的库连接成最终的可执行目标文件

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