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门泊东吴万里船

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面经-C++

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  1. 第一: private,public,protected的访问范围:
    private: 只能由该类中的函数、其友元函数访问,不能被任何其他访问，该类的对象也不能访问.
    protected: 可以被该类中的函数、子类的函数、以及其友元函数访问,但不能被该类的对象访问
    public: 可以被该类中的函数、子类的函数、其友元函数访问,也可以由该类的对象访问
    注：友元函数包括两种：设为友元的全局函数，设为友元类中的成员函数

  2. 三种继承
    public继承，父类成员在子类中保持原有的访问方式
    protected继承，父类中public成员会变成protected

    父类中protected成员仍然为protected
父类中private成员仍然为private

    private继承，父类成员在子类中变为private成员

    private成员在子类中依然存在，但是却无法访问到。不论种方式继承基类，派生类都不能直接使用基类的私有成员。

  3. 虚函数实现机制和底层原理
    C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。
    实现原理：虚函数表+虚表指针
    编译器处理虚函数的方法是：为每个类对象添加一个隐藏成员，隐藏成员中保存了一个指向函数地址数组的指针，称为虚表指针（vptr），这种数组成为虚函数表（virtual function table, vtbl），即，每个类使用一个虚函数表，每个类对象用一个虚表指针。

    使用虚函数后的变化：

    1. 对象将增加一个存储地址的空间（32位系统为4字节，64位为8字节）。
    2. 每个类编译器都创建一个虚函数地址表
    3. 对每个函数调用都需要增加在表中查找地址的操作。
      虚函数的注意事项
    4. 基类方法中声明了方法为虚后，该方法在基类派生类中是虚的。
    5. 若使用指向对象的引用或指针调用虚方法，程序将根据对象类型来调用方法，而不是指针的类型。
    6. 如果定义的类被用作基类，则应将那些要在派生类中重新定义的类方法声明为虚。

  4. STL相关

    1. vector:底层数据结构为数组 ，支持快速随机访问。
    2. list:底层数据结构为双向链表，支持快速增删。
    3. deque:底层数据结构为一个中央控制器和多个缓冲区，支持首尾（中间不能）快速增删，也支持随机访问。
      即双端队列。是一种具有队列和栈的性质的数据结构。双端队列中的元素可以从两端弹出，相比list增加[]运算符重载。
    4. stack:底层一般用23实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时
    5. queue:底层一般用23实现，封闭头部即可，不用vector的原因应该是容量大小有限制，扩容耗时（stack和queue其实是适配器,而不叫容器，因为是对容器的再封装）
    6. priority_queue:的底层数据结构一般为vector为底层容器，堆heap为处理规则来管理底层容器实现
    7. set:底层数据结构为红黑树，有序，不重复。
    8. map:底层数据结构为红黑树，有序，不重复。

  5. std::vector的底层（存储）机制。
    vector就是一个动态数组，里面有一个指针指向一片连续的内存空间，当空间不够装下数据时，会自动申请另一片更大的空间（一般是增加当前容量的50%或100%），然后把原来的数据拷贝过去，接着释放原来的那片空间；当释放或者删除里面的数据时，其存储空间不释放，仅仅是清空了里面的数据

  6. 为什么vector的插入操作可能会导致迭代器失效？
    vector动态增加大小时，并不是在原空间后增加新的空间，而是以原大小的两倍在另外配置一片较大的新空间，然后将内容拷贝过来，并释放原来的空间。由于操作改变了空间，所以迭代器失效。

  7. 你怎样理解迭代器？
    Iterator(迭代器)用于提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示，相当于智能指针。

  8. vector每次insert或erase之后，以前保存的iterator会不会失效？

    理论上会失效，理论上每次insert或者erase之后，所有的迭代器就重新计算的，所以都可以看作会失效，原则上是不能使用过期的内存
    但是vector一般底层是用数组实现的，我们仔细考虑数组的特性，不难得出另一个结论，

    insert时，假设insert位置在p，分两种情况：
    a) 容器还有空余空间，不重新分配内存，那么p之前的迭代器都有效，p之后的迭代器都失效
    b) 容器重新分配了内存，那么p之后的迭代器都无效咯
    erase时，假设erase位置在p，则p之前的迭代器都有效并且p指向下一个元素位置（如果之前p在尾巴上，则p指向无效尾end），p之后的迭代器都无效

  9. vector中erase方法与algorithn中的remove方法区别
    vector中erase方法真正删除了元素，迭代器不能访问了
    remove只是简单地将元素移到了容器的最后面，迭代器还是可以访问到。因为algorithm通过迭代器进行操作，不知道容器的内部结构，所以无法进行真正的删除。

  10. vector、list、map、deque用erase（it）后，迭代器的变化。
    vector和deque是序列式容器，其内存分别是连续空间和分段连续空间，删除迭代器it后，其后面的迭代器都失效了，此时it及其后面的迭代器会自动加1，使it指向被删除元素的下一个元素。
    list删除迭代器it时，其后面的迭代器都不会失效，将前面和后面连接起来即可。
    map也是只能使当前删除的迭代器失效，其后面的迭代器依然有效。

  11. 红黑树的性质

    1. 节点是红色或黑色。
    2. 根节点是黑色。
    3. 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)
    4. 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

  12. 智能指针
    负责自动释放所指向的对象，防止内存泄漏
    封装普通指针使其表现的像普通指针一样。超过类的作用域，将会自己调用析构函数，自动释放资源

    shared_ptr: 多个指针指向相同的对象

    shared_ptr内部的引用计数是线程安全的，但是对象的读取需要加锁。
创建方式：1. 使用函数make_shared(会根据传递的参数调用动态对象的构造函数)。 2. 使用构造函数(可从原生指针、unique_ptr、另一个shared_ptr创建)
拷贝使得对象的引用计数增加1，赋值使得原对象引用计数减1，当计数为0时，自动释放内存。
注意不要用一个原始指针初始化多个shared_ptr，否则会造成二次释放同一内存。
注意避免循环引用: 两个对象互相使用一个shared_ptr成员变量指向对方的会造成循环引用。
解决循环引用：使用弱引用的智能指针打破这种循环引用。
强引用和弱引用
一个强引用当被引用的对象活着的话，这个引用也存在（就是说，当至少有一个强引用，那么这个对象就不能被释放）。
boost::share_ptr就是强引用。相对而言，弱引用当引用的对象活着的时候不一定存在。仅仅是当它存在的时候的一个引用。
弱引用并不修改该对象的引用计数，这意味这弱引用它并不对对象的内存进行管理，在功能上类似于普通指针，然而一个比较大的区别是，弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放，从而避免访问非法内存。

    auto_ptr：不可以用于容器，不建议使用，不支持复制和赋值，如果进行了赋值和复制操作，并不报错
    unique_ptr：则“独占”所指向的对象，不支持复制和赋值，直接赋值会报错，同一时刻对象仅能拥有一个unique_ptr指向自身
    weak_ptr：它是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象，不控制对象生命周期的智能指针，只提供了管理对象的访问手段，用于协助shared_ptr的工作，用于观测资源的使用情况。use_count()可以一观察资源的应用数。

  13. 强制类型转换
    static_cast 用于基本类型之间、有继承关系的类对象之间、类指针之间的转换不能用于基本类型指针之间的转换
    const_cast 用于去除变量的只读属性 强制转换的目标类型必须是指针或引用
    reinterpret_cast 用于指针类型之间、整数和指针类型之间的转换
    dynamic_cast 用于有继承关系的类指针之间、有交叉关系的类指针之间的转换，具有类型检查的功能，需要虚函数的支持

  14. static_cast 和 dynamic_cast 的区别
    static_cast 没有运行时检查

    1. 用于类层次结构中基类和子类之间指针或引用的转换
      进行上行转换（把子类的指针或引用转换成基类表示）是安全的；
      进行下行转换（把基类指针或引用转换成子类表示）时，由于没有动态类型检查，所以是不安全的。
    2. 用于基本数据类型之间的转换，如把int转换成char，把int转换成enum。这种转换的安全性也要开发人员来保证。
    3. 把空指针转换成目标类型的空指针。
    4. 把任何类型的表达式转换成void类型。
      dynamic_cast 有运行时检查，需要虚函数表
      在类层次间进行上行转换时，dynamic_cast和static_cast的效果是一样的；
      在进行下行转换时，dynamic_cast具有类型检查的功能，比static_cast更安全。

  15. C++ 11 了解多少
    nullptr 关键字，专门用来区分空指针、0。
    auto 和 decltype 这两个关键字实现了类型推导
    序列for循环 变长參数的模板 更加优雅的初始化方法
    constexpr 将变量声明为constexpr类型以便由编译器来验证变量的值是否为一个常量表达式，必须在编译期间计算出它的值并且它的值不可以被改变
    Const只能保证在运行时是常量，即具有运行时数据的不可更改性。
    lambada 表达式

  16. 子类调用父类的构造函数

    1. 子类默认调用父类的无参构造
    2. 若父类定义了有参构造函数，没有定义无参构造函数，会报错
    3. 如果子类调用父类带参数的构造方法，需要用初始化父类成员对象的方式

  17. 类默认的6个方法

    1. 构造函数
    2. 析构函数
    3. 拷贝构造函数
    4. 赋值运算符号重载函数
    5. 取地址操作符重载
    6. const修饰的取地址操作符的重载
    7. C++primer