C++ 相关

1.new 、 delete 、 malloc 、 free 关系

new和delete会自动调用对象的构造与析构函数而malloc与free不会;

 

2.delete 与 delete [] 区别

delete 只会调用一次析构函数,而 delete[] 会调用每一个成员的析构函数。

 

3.

在面向对象程序设计语言中,封装是利用可重用成分构造软件系统的特性,它不仅支持系统的可重用性,而且还有利于提高系统的可扩充性;消息传递可以实现发送一个通用的消息而调用不同的方法;封装是实现信息隐蔽的一种技术,其目的是使类的定义和实现分离。

 

4.

多态性是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说,就是一句话:允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。多态性在Object Pascal和C++中都是通过虚函数(Virtual Function) 实现的。

5.

那么,为什么加了一个virtual以后就达到调用的目的了呢,多态了嘛~那么为什么加上virtual就多态了呢,我们还要介绍一个概念:联编
函数的联编:在编译或运行将函数调用与相应的函数体连接在一起的过程。
1 先期联编或静态联编:在编译时就能进行函数联编称为先期联编或静态联编。
2 迟后联编或动态联编:在运行时才能进行的联编称为迟后联编或动态联编。
那么联编与虚函数有什么关系呢,当然,造成上面例子中的矛盾的原因就是代码的联编过程采用了先期联编,使得编译时系统无法确定究竟应该调用基类中的函数还是应该调用派生类中的函数,要是能够采用上面说的迟后联编就好了,可以在运行时再判断到底是哪个对象,所以,virtual关键字的作用就是提示编译器进行迟后联编,告诉连接过程:“我是个虚的,先不要连接我,等运行时再说吧”。
那么为什么连接的时候就知道到底是哪个对象了呢,这就引出虚函数的原理了:当编译器遇到virtual后,会为所在的类构造一个表和一个指针,那个表叫做vtbl,每个类都有自己的vtbl,vtbl的作用就是保存自己类中虚函数的地址,我们可以把vtbl形象地看成一个数组,这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址.指针叫做vptr,指向那个表。而这个指针保存在相应的对象当中,也就是说只有创建了对象以后才能找到相应虚函数的地址。

6.纯虚函数:

虚函数的作用是为了实现对基类与派生类中的虚函数成员的迟后联编,而纯虚函数是表明不具体实现的虚函数成员,即纯虚函数无实现代码。其作用仅仅是为其派生类提过一个统一的构架,具体实现在派生类中给出。
一个函数声明为纯虚后,纯虚函数的意思是:我是一个抽象类!不要把我实例化!纯虚函数用来规范派生类的行为,实际上就是所谓的“接口”。它告诉使用者,我的派生类都会有这个函数。

7.

A * a = new B;(B继承A)
delete a;

在这个例子中,程序也许不会象你想象的那样运行,在执行delete a的时候,实际上只有A::~A()被调用了,而B类的析构函数并没有被调用!这是否有点儿可怕? 如果将上面A::~A()改为virtual,就可以保证B::~B()也在delete a的时候被调用了。因此基类的析构函数都必须是virtual的。纯虚的析构函数并没有什么作用,是虚的就够了。通常只有在希望将一个类变成抽象类(不能实例化的类),而这个类又没有合适的函数可以被纯虚化的时候,可以使用纯虚的析构函数来达到目的。

 

8. 什么是 “ 引用 ” ?申明和使用 “ 引用 ” 要注意哪些问题?

答:引用就是某个目标变量的 “ 别名 ”(alias) ,对应用的操作与对变量直接操作效果完全相同。申明一个引用的时候,切记要对其进行初始化。引用声明完毕后,相当于目标变量名有两个名称,即该目标原名称和引用名,不能再把该引用名作为其他变量名的别名。声明一个引用,不是新定义了一个变量,它只表示该引用名是目标变量名的一个别名,它本身不是一种数据类型,因此引用本身不占存储单元,系统也不给引用分配存储单元。不能建立数组的引用。

 

9. 将 “ 引用 ” 作为函数返回值类型的格式、好处和需要遵守的规则 ?

格式:类型标识符 & 函数名(形参列表及类型说明) { // 函数体 }

好处:在内存中不产生被返回值的副本;(注意:正是因为这点原因,所以返回一个局部变量的引用是不可取的。因为随着该局部变量生存期的结束,相应的引用也会失效,产生 runtime error! 注意事项:

( 1 )不能返回局部变量的引用。这条可以参照 Effective C++[1] 的 Item 31 。主要原因是局部变量会在函数返回后被销毁,因此被返回的引用就成为了 ” 无所指 ” 的引用,程序会进入未知状态。

( 2 )不能返回函数内部 new 分配的内存的引用。这条可以参照 Effective C++[1] 的 Item 31 。虽然不存在局部变量的被动销毁问题,可对于这种情况(返回函数内部 new 分配内存的引用),又面临其它尴尬局面。例如,被函数返回的引用只是作为一个临时变量出现,而没有被赋予一个实际的变量,那么这个引用所指向的空间(由 new 分配)就无法释放,造成 memory leak 。

( 3 )可以返回类成员的引用,但最好是 const 。这条原则可以参照 Effective C++[1] 的 Item 30 。主要原因是当对象的属性是与某种业务规则( business rule )相关联的时候,其赋值常常与某些其它属性或者对象的状态有关,因此有必要将赋值操作封装在一个业务规则当中。如果其它对象可以获得该属性的非常量引用(或指针),那么对该属性的单纯赋值就会破坏业务规则的完整性。

( 4 )流操作符重载返回值申明为 “ 引用 ” 的作用:

流操作符 << 和 >> ,这两个操作符常常希望被连续使用,例如: cout << “hello” << endl;  因此这两个操作符的返回值应该是一个仍然支持这两个操作符的流引用。可选的其它方案包括:返回一个流对象和返回一个流对象指针。但是对于返回一个流对象,程序必须重新(拷贝)构造一个新的流对象,也就是说,连续的两个 << 操作符实际上是针对不同对象的!这无法让人接受。对于返回一个流指针则不能连续使用 << 操作符。因此,返回一个流对象引用是惟一选择。这个唯一选择很关键,它说明了引用的重要性以及无可替代性,也许这就是 C++ 语言中引入引用这个概念的原因吧。 赋值操作符 = 。这个操作符象流操作符一样,是可以连续使用的,例如: x = j = 10; 或者 (x=10)=100; 赋值操作符的返回值必须是一个左值,以便可以被继续赋值。因此引用成了这个操作符的惟一返回值选择。

 

10. 交换两个数的宏定义

交换两个参数值的 宏定义 为: . #define SWAP (a,b) (a)=(a)+(b);(b)=(a)-(b);(a)=(a)-(b);

 

11.C++ 中的 class 和 struct 的区别

从语法上,在 C++ 中(只讨论 C++ 中)。 class 和 struct 做类型定义时只有两点区别:
(一)默认继承权限。如果不明确指定,来自 class 的继承按照 private 继承处理,来自 struct 的继承按照 public 继承处理;
(二)成员的默认访问权限。 class 的成员默认是 private 权限, struct 默认是 public 权限。
除了这两点, class 和 struct 基本就是一个东西。语法上没有任何其它区别。

 

12.

typedef 类型定义 别名;

#define 变量名 值

 

13. 描述内存分配方式以及它们的区别?

1) 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static 变量。

2) 在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集。

3) 从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc 或new 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free 或delete 释放内存。动态内存的生存期由程序员决定,使用非常灵活,但问题也最多。

 

14.请说出const与#define 相比,有何优点?

1) const 常量有数据类型,而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查。而对后者只进行字符替换,没有类型安全检查,并且在字符替换可能会产生意料不到的错误。

 

15.简述数组与指针的区别?

用运算符sizeof 可以计算出数组的容量(字节数)。sizeof(p),p 为指针得到的是一个指针变量的字节数,而不是p 所指的内存容量。C++/C 语言没有办法知道指针所指的内存容量,除非在申请内存时记住它。注意当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。

 

16.引用与指针有什么区别?

引用只是变量的别名,本身不占据内存空间。                

1) 引用必须被初始化,指针不必。

2) 引用初始化以后不能被改变,指针可以改变所指的对象。

3) 不存在指向空值的引用,但是存在指向空值的指针。

 

17、智能指针的使用与实现

目前为止,auto_ptr还是足够智能的,但是它还是有一些根本性的破绽的。当把一个auto_ptr赋给另外一个auto_ptr时,它的所有权(ownship)也转移了。由于auto_ptr的野指针行为,上面的代码导致程序崩溃。

还有另外一个缺点。auto_ptr不能指向一组对象,就是说它不能和操作符new[]一起使用。因为当auto_ptr离开作用域时,delete被默认用来释放关联的内存空间。当auto_ptr只指向一个对象时,这当然是没问题的,但是在上面的代码里,我们在堆里创建了一组对象,应该使用delete[]来释放,而不是delete.

shared_ptr的目标非常简单:多个指针可以同时指向一个对象,当最后一个shared_ptr离开作用域时,内存才会自动释放。

weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。它是对对象的一种弱引用,不会增加对象的引用计数,和shared_ptr之间可以相互转化,shared_ptr可以直接赋值给它,它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

weak_ptr 拥有共享语义(sharing semantics)和不包含语义(not owning semantics)。这意味着,weak_ptr可以共享shared_ptr持有的资源。所以可以从一个包含资源的shared_ptr创建weak_ptr。

weak_ptr不支持普通指针包含的*,->操作。它并不包含资源所以也不允许程序员操作资源。既然如此,我们如何使用weak_ptr呢?

答案是从weak_ptr中创建shared_ptr然后再使用它。通过增加强引用计数,当使用时可以确保资源不会被销毁。当引用计数增加时,可以肯定的是从weak_ptr中创建的shared_ptr引用计数至少为1.否则,当你使用weak_ptr就可能发生如下问题:当shared_ptr离开作用域时,其拥有的资源会释放,从而导致了混乱。

将一个weak_ptr赋给另一个weak_ptr会增加弱引用计数(weak reference count)。

所以,当shared_ptr离开作用域时,其内的资源释放了,这时候指向该shared_ptr的weak_ptr发生了什么?weak_ptr过期了(expired)。

如何判断weak_ptr是否指向有效资源,有两种方法:

调用use-count()去获取引用计数,该方法只返回强引用计数,并不返回弱引用计数。
调用expired()方法。比调用use_count()方法速度更快。
从weak_ptr调用lock()可以得到shared_ptr或者直接将weak_ptr转型为shared_ptr

unique_ptr 是一个独享所有权的智能指针,它提供了严格意义上的所有权,包括:

1、拥有它指向的对象

2、无法进行复制构造,无法进行复制赋值操作。即无法使两个unique_ptr指向同一个对象。但是可以进行移动构造和移动赋值操作

3、保存指向某个对象的指针,当它本身被删除释放的时候,会使用给定的删除器释放它指向的对象

unique_ptr 和 auto_ptr用法很相似,不过不能使用两个智能指针赋值操作,应该使用std::move; 而且它可以直接用if(ptest == NULL)来判断是否空指针;release、get、reset等用法也和auto_ptr一致,使用函数的返回值赋值时,可以直接使用=, 这里使用c++11 的移动语义特性。另外注意的是当把它当做参数传递给函数时(使用值传递,应用传递时不用这样),传实参时也要使用std::move,比如foo(std::move(ptest))。它还增加了一个成员函数swap用于交换两个智能指针的值

18、C++的锁与避免死锁机制

类名

描述
std::mutex 最简单的互斥对象。
std::timed_mutex 带有超时机制的互斥对象,允许等待一段时间或直到某个时间点仍未能获得互斥对象的所有权时放弃等待。
std::recursive_mutex  允许被同一个线程递归的Lock和Unlock。
std::recursive_timed_mutex 顾名思义(bù jiě shì)。

当一个线程对互斥对象进行lock操作并成功获得这个互斥对象的所有权,在此线程对此对象unlock前,其他线程对这个互斥对象的lock操作都会被阻塞。

在使用锁时应避免发生死锁(Deadlock)。前面的代码倘若一个线程在执行第10行的int_set.insert时抛出了异常,会导致第11行的unlock不被执行,从而可能导致另一个线程永远的阻塞在第9行的lock操作。类似的情况还有比如你写了一个函数,在进入函数后首先做的事情就是对某互斥对象执行lock操作,然而这个函数有许多的分支,并且其中有几个分支要提前返回。因此你不得不在每个要提前返回的分支在返回前对这个互斥对象执行unlock操作。一但有某个分支在返回前忘了对这个互斥对象执行unlock,就可能会导致程序死锁。

C++通常使用RAII(Resource Acquisition Is Initialization)来自动管理资源。如果可能应总是使用标准库提供的互斥对象管理类模板.

类模板 描述
std::lock_guard 严格基于作用域(scope-based)的锁管理类模板,构造时是否加锁是可选的(不加锁时假定当前线程已经获得锁的所有权),析构时自动释放锁,所有权不可转移,对象生存期内不允许手动加锁和释放锁。
std::unique_lock 更加灵活的锁管理类模板,构造时是否加锁是可选的,在对象析构时如果持有锁会自动释放锁,所有权可以转移。对象生命期内允许手动加锁和释放锁。
std::shared_lock(C++14)  用于管理可转移和共享所有权的互斥对象。

使用std::lock_guard类模板修改前面的代码,在lck对象构造时加锁,析构时自动释放锁,即使insert抛出了异常lck对象也会被正确的析构,所以也就不会发生互斥对象没有释放锁而导致死锁的问题。

在某些情况下我们可能需要对多个互斥对象进行加锁,为了避免发生这类死锁,对于任意两个互斥对象,在多个线程中进行加锁时应保证其先后顺序是一致。更好的做法是使用标准库中的std::lock和std::try_lock函数来对多个Lockable对象加锁。std::lock(或std::try_lock)会使用一种避免死锁的算法对多个待加锁对象进行lock操作(std::try_lock进行try_lock操作),当待加锁的对象中有不可用对象时std::lock会阻塞当前线程直到所有对象都可用(std::try_lock不会阻塞线程当有对象不可用时会释放已经加锁的其他对象并立即返回)。

此外std::lock和std::try_lock还是异常安全的函数(要求待加锁的对象unlock操作不允许抛出异常),当对多个对象加锁时,其中如果有某个对象在lock或try_lock时抛出异常,std::lock或std::try_lock会捕获这个异常并将之前已经加锁的对象逐个执行unlock操作,然后重新抛出这个异常(异常中立)。并且std::lock_guard的构造函数lock_guard(mutex_type& m, std::adopt_lock_t t)也不会抛出异常。

Copied from:https://blog.poxiao.me/p/multi-threading-in-cpp11-part-2-mutex-and-lock/

 

19、C++的链接方式
 

20、右值引用与转移语义

C++( 包括 C) 中所有的表达式和变量要么是左值,要么是右值。通俗的左值的定义就是非临时对象,那些可以在多条语句中使用的对象。所有的变量都满足这个定义,在多条代码中都可以使用,都是左值。右值是指临时的对象,它们只在当前的语句中有效。

右值引用是用来支持转移语义的。转移语义可以将资源 ( 堆,系统对象等 ) 从一个对象转移到另一个对象,这样能够减少不必要的临时对象的创建、拷贝以及销毁,能够大幅度提高 C++ 应用程序的性能。临时对象的维护 ( 创建和销毁 ) 对性能有严重影响。

转移语义是和拷贝语义相对的,可以类比文件的剪切与拷贝,当我们将文件从一个目录拷贝到另一个目录时,速度比剪切慢很多。

定义转移构造函数。

MyString(MyString&& str) {

   std::cout << "Move Constructor is called! source: " << str._data << std::endl;

   _len = str._len;

   _data = str._data;

   str._len = 0;

   str._data = NULL;

}

和拷贝构造函数类似,有几点需要注意:

1. 参数(右值)的符号必须是右值引用符号,即“&&”。

2. 参数(右值)不可以是常量,因为我们需要修改右值。

3. 参数(右值)的资源链接和标记必须修改。否则,右值的析构函数就会释放资源。转移到新对象的资源也就无效了。

既然编译器只对右值引用才能调用转移构造函数和转移赋值函数,而所有命名对象都只能是左值引用,如果已知一个命名对象不再被使用而想对它调用转移构造函数和转移赋值函数,也就是把一个左值引用当做右值引用来使用,怎么做呢?标准库提供了函数 std::move,这个函数以非常简单的方式将左值引用转换为右值引用。

Copied from:https://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/1307_lisl_c11/index.html

21. 网络编程select

Select在Socket编程中还是比较重要的,可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序,他们只是习惯写诸如connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序(所谓阻塞方式block,顾名思义,就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生,如果事件没有发生,进程或线程就被阻塞,函数不能立即返回)。可是使用Select就可以完成非阻塞(所谓非阻塞方式non-block,就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生,一旦执行肯定返回,以返回值的不同来反映函数的执行情况,如果事件发生则与阻塞方式相同,若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生,而进程或线程继续执行,所以效率较高)方式工作的程序,它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。
原文:https://blog.csdn.net/piaojun_pj/article/details/5991968 

22.C++ STL vector实现

核心是维护三个指针,当空间不足时(capacity)应该重新分配内存(并将原来的元素拷贝)

https://blog.csdn.net/u012658346/article/details/50725933

23. 字节对齐与其意义

 对齐跟数据在内存中的位置有关。如果一个变量的内存地址正好位于它长度的整数倍,他就被称做自然对齐。比如在32位cpu下,假设一个整型变量的地址为0x00000004,那它就是自然对齐的。

 需要字节对齐的根本原因在于CPU访问数据的效率问题。假设上面整型变量的地址不是自然对齐,比如为0x00000002,则CPU如果取它的值的话需要访问两次内存,第一次取从0x00000002-0x00000003的一个short,第二次取从0x00000004-0x00000005的一个short然后组合得到所要的数据,如果变量在0x00000003地址上的话则要访问三次内存,第一次为char,第二次为short,第三次为char,然后组合得到整型数据。而如果变量在自然对齐位置上,则只要一次就可以取出数据。

struct test
{
char x1;
short x2;
float x3;
char x4;
};

由于编译器默认情况下会对这个struct作自然边界(有人说“自然对界”我觉得边界更顺口)对齐,结构的第一个成员x1,其偏移地址为0,占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型,其起始地址必须2字节对界,因此,编译器在x2和x1之间填充了一个空字节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然边界地址上,在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中,成员x3要求4字节对界,是该结构所有成员中要求的最大边界单元,因而test结构的自然对界条件为4字节,编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节。整个结构的大小必须是其中最大字段大小的整数倍。

我们可以按照自己设定的对齐大小来编译程序,GNU使用__attribute__选项来设置.

#define GNUC_PACKED __attribute__((packed))
struct PACKED test
{
char x1;
short x2;
float x3;
char x4;
}GNUC_PACKED;

24. 宏与函数模板有何区别

1:宏只占编译时间,函数调用则占用运行时间(分配单元,保存现场,值传递,返回),每次执行都要载入,所以执行相对宏会较慢。

2:函数调用时,先求出实参表达式的值,然后带入形参。而使用带参的宏只是进行简单的字符替换。

3:函数调用是在程序运行时处理的,分配临时的内存单元;而宏展开则是在编译时进行的,在展开时并不分配内存单元,不进行值的传递处理,也没有“返回值”的概念。

4:宏的定义很容易产生二义性,如:定义#define S(a) (a)*(a),代码S(a++),宏展开变成(a++)*(a++)这个大家都知道,在不同编译环境下会有不同结果。

 

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转载自blog.csdn.net/weixin_38196217/article/details/88072618
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