C++面试知识点汇总
暂时存个档,可能有不足之处,欢迎指正。
C++ 基础
new ,delete,new[],delete[],malloc,free之间的区别?
- new,delete与new[],delete[]区别在于前者管理的是单个元素空间,后者管理的是多个元素的连续空间;
- …pass
什么是内存泄漏,如何避免?如何检测?
定义:内存泄漏是由于疏忽或错误程序未能释放 不再使用的内存的情况。
内存泄漏场景:
- 指针重新赋值时,忘记释放之前管理的内存;
- 结构化对象成员中有动态分配内存块,而却先释放了父块,导致丢失了子块控制权;
- 返回的是堆区域内存的指针,但是使用后没有正确处理返回的指针;
避免:
- 尽量避免在堆上分配内存;
- 善于利用RAII机制;
- 尽量不要使用裸指针,而是使用智能指针;
- 尽量使用STL容器替代,比如用
string
代替char*
,vector
代替int*
等;
检测:
- 对象计数,构造++,析构–,看最终计数是否为0;
2.使用检测库或检测工具,库:比如win:
crtdbg
,linux:mcheck
,工具:比如gperftools
;
win32 一个进程最多可以开几个线程,开多了会出现什么问题?
2^32=4GB
,win32最大可用虚拟空间为2GB = 2^31
左右,一个线程要1MB
栈空间8bit=1byte,1kb = 1024byte=2^10*8bit,1MB = 1024kb=2^20*8bit,1GB = 1024MB
1MB * 1024 * 2 = 2GB
,所以最多可以开2048个线程- 开多了会导致整个进程异常退出
void func(int* p){p = new int(5);
}
int* a = NULL;
func(a);
printf("%d",*a); // 结果是什么?会出现段错误,指针也是一种类型,形,实都是一种类型,是值拷贝,函数执行后a依然是空指针
出现野指针有哪些情况,如何避免?
野指针定义:指向非法内存地址的的指针,也叫悬挂指针;
出现情况:
- 使用未初始化的指针;
- 指针指向对象已经消亡;
- 指针释放后未置空;
避免:
- 尽量避免使用指针,比如用引用代替;
- 定义时就初始化,初始化为一个对象地址或者
nullptr
; - 对指针进行
delete
或free
后,将其赋值为nullptr
;
指针相关:
int(*p)[n]
:()优先级高,所以p是一个指针,指向int[n]的指针,也称行指针;
行指针++就跨一行int* p[n]
:指针数组,含有n个指针元素,常用来指向二维数组,
p[i][j] = *(p[i]+j)=*(*(p+i)+j)=*(p+i)[j]
c++ lambda表达式实现原理:
- 根据
lambda
表达式返回值为一个函数对象可知其实现为:生成一个lambda_xx 类,然后重载operator()
- 具体步骤为:
- 创建 lambda 类,实现构造函数,使用 lambda 表达式的函数体重载 operator()( lambda 表达式 也叫匿名函数对象)
- 创建 lambda 对象
- 通过对象调用 operator()
- 根据
编译器如何区分重载函数的?
编译成了不同的函数名,查看**生成的汇编代码(g++ -S xx.s xx.cpp )**发现,
大概规则举例:
print(int x)->_xxprinti,print(int x,int y)->__xprintii
C++ 的多态机制?
- 静态多态:函数重载,泛型编程(函数模板和类模板);
- 动态多态:虚函数
什么是仿函数?
通过重载operator()运算符使得class或struct对象可以像函数一样调用,比如c++提供的
less
,greater
等;函数指针虽然也可以将函数作为参数传递,但是不能满足STL抽象性和积木性(和STL其他组件搭配)要求。
调用方式:
class_name()(args)
orclass_obj.operator()(args)
如果new的东西,用free释放会怎么样?free后再调用delete会怎么样?
如果new对象里面没有再动态分配资源,则直接free也可以,不会有资源泄漏;
否则会存在资源泄漏,因为对象回收资源的的析构函数没有被调用;
free之后再调用delete会free两次,程序直接Aborted;
自己实现一个String类
class String{public:String(const char* str=nullptr){m_size = str ? std::strlen(str) : 0;m_data = new char[m_size+1];if(m_size) std::strncpy(m_data,str,m_size);m_data[m_size] = '\0'; // 得分}String(const String& s){size_t len = s.size();this->m_data = new char[len+1];std::strncpy(this->m_data,s.m_data,len);m_size = len;this->m_data[m_size] = '\0';}String& operator= (const String& s){if(this == &s) return *this; // 得分this->m_size = s.size();delete[] m_data; // 得分this->m_data = new char[this->m_size];std::strncpy(this->m_data,s.m_data,m_size);this->m_data[m_size] = '\0';return *this;}String& operator+ (const String& s){int len = s.size();char* q = new char[this->m_size+len];std::strncpy(q,m_data,m_size);std::strncpy(q+m_size,s.m_data,len);this->m_size += len;q[m_size] = '\0';delete[] m_data; // 得分m_data = q;return *this;}friend std::ostream& operator<< (std::ostream& out,String& s){for(char* q = s.m_data; *q!='\0'; ++q){out<<(*q);}return out;}size_t size()const{return m_size;}~String(){delete[] m_data;}private:char* m_data;size_t m_size; };
自己实现单例模式
// 懒汉模式:需要用时再加载(创建) class Object{public:static Object* getInstance(){if(nullptr == m_single){ // 只有m_single为空才加锁,加锁开销很大,避免每次调用都加锁std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);if(nullptr == m_single){m_single = new Object();}} return m_single;}private:Object(){}Object(const Object& rhs) = delete; // 禁止拷贝构造Object& operator=(const Object& rhs) = delete; // 禁止赋值构造static Object* m_single;std::mutex m_mutex;}; // 饿汉模式: 一开始就创建好实例 class Object{public:static Object* getInstance(){static Object m_single; // 一开始就创建好放到静态存储区,在c++11下线程安全return &m_single;}private:Object(){}Object(const Object& rhs) = delete; // 禁止拷贝构造Object& operator=(const Object& rhs) = delete; // 禁止赋值构造 };
单例模式下,如何保证多线程模式下只有一个对象实例?
- 加锁
- 提前生成,即使用饿汉模式
char ch[] = “hello” 和char* p = "hello"的区别,如果对两者字符进行修改会怎么样?
char ch[]最后有一个字符串结束符‘\0’
sizeof(ch) = strlen(ch)+1
而sizeof(p) = 8 or 4
char ch[]中字符串可以修改不会出现问题,而对p指向的字符串修改可能会出现问题,
ch存在栈区,p指向的字符串在常量区
为什么要字节对齐?字节不对齐会出现什么问题?
- 提高访问效率,不对齐读取数据时可能需要多访问内存几次
为什么x64 下指针占8字节,x64的寻址空间?
- x64地址总线有64条,寻址空间2^64,指针作用是指向一个地址(寻址空间中找一个地址),64bit = 8Bytes,
memset有虚函数的对象为0,会不会出现问题?
- 会,虚表指针被置空,导致无法调用到虚函数
简述mp[1] 和 iter = mp.find(1)的区别,map的key有什么要求?
下标操作符[],1不在mp中时会插入,而find(1),1不在时不会插入,只返回mp.end();
所以如果只是判断某个数是否在mp中时尽量使用find
map的key需要:
- 支持拷贝构造;
- 支持
operator=
; - 可比较,即支持
operator<
(如果没有operator<那么 map模板必须增加第三个模板参数); - 默认的构造函数。
map插入,查找时间复杂度?为什么map底层采用红黑树而不用普通AVL? 红黑树插入和删除最多需要几次旋转?
logn
map要做频繁插入,由于普通AVL严格的平衡,一次插入需要调整需要很多次,而红黑树一次插入最多需要调整2次;
插:最多调整2次,删:最多调整3次;
C++中死锁的危害很大,对避免死锁有什么建议?
避免多次锁定:尽量避免同一线程对多个锁进行锁定;
按相同的顺序加锁;
使用定时锁(破坏持有并等待条件);
提前进行死锁检测(银行家算法);
class A{…virtual… }, class B :A{…},B的内存布局是怎么样的?
虚函数有什么缺点?作为基类,其析构函数一定要声明为virtual?
时间:调用需要通过虚表指针查虚表,时间上开销更大;
空间:由于有虚函数,所以类对象会有虚表指针,要更多内存开销;
安全:将基类强制转换为子类,不可以直接访问子类特有的虚函数,可通过虚表指针间接访问;
不一定,如果不需要动态管理资源则基类析构可不声明为virtual
虚函数和普通函数的区别?
- 虚函数动态编译,运行期间进行绑定;而普通函数静态编译,在运行前就绑定好了(通过this指针进行绑定)。
简述几种xx_cast的作用。
reinterpret_cast
:重新解释二进制码,风险很高,比如不同类型指针之间的转换,int与指针的转换等;const_cast
:const 转为非const,volitale 转为非volitale(volitale表明所修饰变量是易变的,不要作读取优化,每次都重新从内存中取);
static_cast
:相当于传统C语言的强制转换,非多态的转换,编译时检查,但运行时没有安全检查,所以子类->父类绝对安全,而父类->子类是不安全的。
不能转掉const,volitale,即不可将含这些关键字的转换为不含这些关键字的类型;
dynamic_cast
:主要用途将父类指针或引用安全的转换为子类指针或引用,它在运行期间借助RAII进行类型转换,强制转换指针不成功返回空指针,强制转换引用不成功抛出异常
你了解服务器的哪些架构?
引用是如何实现?何时使用引用?(引用和指针的区别)
底层实现:可以根据使用场景进行推断,声明后必须初始化且之后不可修改为其他的引用,
根据这个特性可以推断底层实现是常指针(
type* const
),但sizeof(引用)是所引用对象的大小(引用是对象的别名);
应用: 函数传参,减少大数据结构的拷贝;为什么要有引用?很多场合可以代替指针,提高可读性和实用性;
说说C++的多态
- 静态多态:重载(形参类型,个数,和返回值类型没有关系),泛型编程(类模板,模板函数)
- 动态多态:虚函数
虚函数,一个类可以有多个虚函数表吗?
- 可以,对于多继承可能存在多个虚函数表(多个虚表指针)
说一下程序的编译成可执行文件的过程
- 预处理(替换宏定义等),编译(高级语言转换为汇编代码)汇编(汇编码转换为机器码),链接
C++ STL构成:
- 容器
- 迭代器
- 适配器
- 分配器
- 算法
- 函数对象(仿函数)
你常用的stl容器,vector的扩容机制,清除里面的内容内存会释放吗?
stl容器分为顺序容器:
vector:扩容机制根据实现而异,通常为2倍/1.5倍。clear不会释放内存;
deque,
list(双向链表),
forward_list(单向链表),
array,
string
关联容器:
- map
- set
- multimap
- multiset
- unordered_map
- unordered_set
- unordered_multimap
- unordered_multiset
stack属于容器适配器;
map和unordered_map的区别,以及它们的查询复杂度:
- map底层红黑树(比常规AVL更适合插入修改密集型任务),查询时间复杂度O(NlogN);
- unordered_map底层采用hash,查询时间复杂度为常数复杂度
虚函数和普通函数的区别:
- 虚函数运行时多态,而普通函数是静态编译,没有运行时多态;
计算机网络
tcp如何保证可靠性?
校验和:由tcp伪首部(12byte),tcp首部,tcp数据 三部分组成;
序列号和确认应答;
超时重传:时限略大于1个RTT(往返时间);
流量控制:滑动窗口机制;
拥塞控制:利用拥塞窗口以不加重网络负担:慢启动(之后指数增大),拥塞避免(之后线性增大),快重传,快恢复;
连接管理:三次握手,四次挥手;
简述tcp/ip模型,并说明各层常用的协议
osi七层:
- 应用层:
- 表示层:
- 会话层:
- 传输层:
- 网络层:
- 数据链路层:
- 物理层:
tcp/ip:
- 该模型意味着tcp和ip协同工作;
- tcp协议在传输层,负责应用软件和网络软件之间的通信;
- ip协议在网络层,负责计算机之间的通信;
tcp/ip模型4层:
应用层(osi前三层组合):HTTP,FTP,DNS
传输层:TCP,UDP
网络层:ARP,ICMP
网络接口层(osi最后两层组合):MAC,VLAN
ip地址(最小)占几个字节
- ipv4由32为二进制表示,每32/8 = 4bytes
accept发生在三次握手哪个阶段?
- 第三次握手阶段accept返回
tcp和udp的区别,还有应用场景:
tcp面向连接的,面向字节流的,可靠的,点对点,有流量控制和拥塞控制(慢启动,拥塞避免,快重传,快恢复),
首部20字节;应用:文件传输,重要状态更新;
udp是面向数据报,不可靠的,支持一对一,多对多,一对多,没有拥塞控制,首部开销8字节;应用:视频传输,
实时通信;
tcp的四次挥手过程?
- pass
了解tcp的滑动窗口?
窗口:无需确认包的情况下一次性可以发送的最大数据包数量;
滑动窗口机制用于流量控制,有发送窗口和接收窗口,初始窗口大小根据带宽而定,后面根据收发情况动态调整窗口大小
数据结构和算法
如何判断一点在线段的左边还是右边或者线上,如果在左边返回true,否则返回false.
计算向量之间叉积:
- 大于0 : 左侧
- 小于0:右侧
- 等于0:线上
字符串匹配(手写KMP,并分析复杂度)
// 时间复杂度: O(M+N) void getNext(const char* p,int* next){// 模式串p(需要匹配的)int i = 1;int j = 0;int len = strlen(p);next[0] = 0;while(i < len){if(p[i] == p[j]){next[i++] = ++j;}else{j > 0 ? j = next[j-1] : next[i++] = 0;}} } int kmp(const char* s,const char* p){// s中找pint i = 0;int j = 0;int lens = strlen(s);int lenp = strlen(p);while(i < lens){if(s[i] == p[j]){++i;++j;}else{j > 0 ? j = next[j-1] : i++;}if(j == lenp){return i-lenp; //匹配一个// 若多个: j = next[j-1];}}return j == lenp ? (i-lenp) : -1; }
快排思路
对排序的稳定性是如何理解? 快排稳定吗?
进制转换:10->8,10->7
- 除余法
删除链表中指定元素(需要避免内存泄漏)
遍历,同时记录前驱结点pre,遇到目标元素now,pre->next=now->next,delete 结点时需要注意;
struc Node{Node():val(0),next(nullptr){}int val;Node* next; }; Node* deleteNode(Node* head,int val){Node* new_head = new Node();new_head->next = head;Node* pre = new_head;Node* now = head;Node* del = nullptr;while(now){if(now->val==val){pre->next = now->next;del = now;now = now->next;delete del;}else{pre = now;now = now->next; }}head = new_head->next;delete new_head;return head; }
TopK问题以及时间复杂度
- 快速选择,O(N)
- 维护大小为k的堆,O(NlogK)
- 如果有多台机器,分治法
如何解决hash碰撞:
- 链地址法
- 开放地址法(线性探测,二次方探测)
- 再hash法
- 建立公共溢出区(溢出区再冲突可以结合其他解决hash碰撞的方法)
操作系统
什么是死锁,举个简单例子,死锁条件?如何避免?
定义:多个进程因为争夺资源而造成的一种僵局,各自都无法往下推进;
比如进程A,B,资源C,D,A持有了C还想要D,B持有了D还想要C;
条件:
- 互斥
- 不可剥夺
- 持有并保持
- 循环等待
避免:
- 按相同的顺序加锁
- 一定时间内没有获取到其他锁,释放已有的锁(定时锁)
- 提前检测死锁(银行家算法)
简述消费者和生产者模型和读写者模型,并简述它们的区别;
生产者和消费者一段时间内共用一段内存(缓冲区),生:放,消:取;无数据:消费者阻塞,数据满:生产者阻塞;
区别:
- 读写者模型出现了读者共享的关系,而生产者和消费者模型只有互斥和同步关系(生与消:互斥和同步;生和生,消与消:互斥);
- 读者不会使得缓冲区改变;
线程通信方式,如何保证数据一致性?
通信方式:
- 全局变量
- 信号机制
同步:
临界区:通过多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问;
互斥量Synchronized/Lock:采用互斥对象机制,只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个,所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问
信号量Semphare:为控制具有有限数量的用户资源而设计的,它允许多个线程在同一时刻去访问同一个资源,但一般需要限制同一时刻访问此资源的最大线程数目。
事件(信号),Wait/Notify:通过通知操作的方式来保持多线程同步,还可以方便的实现多线程优先级的比较操作;
进程的通信方式:
管道(PIPE和命名管道FIFO)
系统IPC(inter-process communication):
- 消息队列
- 信号量
- 信号
- 共享内存
Socket通信
线程同步和异步
同步:多个线程访问同一资源,当资源互斥时,其他线程盲目等待;
异步:多个线性访问互斥资源时,不盲目等待先去干其他事情;
阻塞和非阻塞
阻塞:会挂起线程(盲目)
非阻塞:不会挂起线程(不盲目)
数据库
什么是主键?什么是索引?如何使用索引?索引适用于什么场景?
ref1:【面试】面试常问之数据库索引
主键:能够唯一标识表中一条记录的最小属性集(候选码中选一个)
索引:是数据库对表中一列或多列进行排序的结构,便于快速找到数据;
使用:
创建:
way1:
create index_type index_name on table_name(column_name_tuple)
way2:
alter table table_name add index_type index_name(column_name_tuple)
删除:
drop index index_name on table_name
查询:
show index from table_name
适用场景:频繁查询,较少增加,删除,修改的情况(因为维护索引开销大);
索引的种类(ref2:什么是数据库索引):
大类:
聚簇索引(将数据存储与索引放到了一块,一个表只能有一个聚簇索引,聚簇索引默认为主键):
在数据库中,表中数据会按主键排序;
非聚簇索引(辅助索引):给普通字段加上索引,查找时:类似于先找目录再找页码;
小类:
- 普通索引和唯一索引
- 单值索引和复合索引
写sql:
- 不能使用min,查找char表中age最小的记录
- 查找table(ID,Name)中具有2个以上ID的Name(即一个Name有2+个ID)
- 查找info表中interest中含有football的用户
- 查找info表中interest中含有football并且age小于30的用户
- 查找info表中用户平均年龄
- 查找ipinfo中相同ip中datetime最大的信息
python
- 有哪些方式class 中某个属性的值?
- 正则匹配
其他
- 你觉得你的优势是什么?优点?缺点?
- 你觉得你在哪方面会让别人眼前一亮?即你擅长什么?
- 实习遇到什么困难?
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