C/C++面试

发布于:2024-12-21 ⋅ 阅读:(9) ⋅ 点赞:(0)

1. const

修饰变量,说明该变量不可以被改变;

修饰指针,分为指向常量的指针(pointer to const)和自身是常量的指针(常量指针,const pointer);

修饰引用,指向常量的引用(reference to const),用于形参类型,即避免了拷贝,又避免了函数对值的修改;

修饰成员函数,说明该成员函数内不能修改成员变量。

const 的指针与引用

    指针

        指向常量的指针(pointer to const)

        自身是常量的指针(常量指针,const pointer)

    引用

        指向常量的引用(reference to const)

        没有 const reference,因为引用只是对象的别名,引用不是对象,不能用 const 修饰

    代码示例:

            // 类

            class A

            {

            private:

                const int a;                // 常对象成员,可以使用初始化列表或者类内初始化

             

            public:

                // 构造函数

                A() : a(0) { };

                A(int x) : a(x) { };        // 初始化列表

             

                // const可用于对重载函数的区分

                int getValue();             // 普通成员函数

                int getValue() const;       // 常成员函数,不得修改类中的任何数据成员的值

            };

             

            void function()

            {

                // 对象

                A b;                        // 普通对象,可以调用全部成员函数

                const A a;                  // 常对象,只能调用常成员函数

                const A *p = &a;            // 指针变量,指向常对象

                const A &q = a;             // 指向常对象的引用

             

                // 指针

                char greeting[] = "Hello";

                char* p1 = greeting;                // 指针变量,指向字符数组变量

                const char* p2 = greeting;          // 指针变量,指向字符数组常量(const 后面是 char,说明指向的字符(char)不可改变)

                char* const p3 = greeting;          // 自身是常量的指针,指向字符数组变量(const 后面是 p3,说明 p3 指针自身不可改变)

                const char* const p4 = greeting;    // 自身是常量的指针,指向字符数组常量

            }

             

            // 函数

            void function1(const int Var);           // 传递过来的参数在函数内不可变

            void function2(const char* Var);         // 参数指针所指内容为常量

            void function3(char* const Var);         // 参数指针为常量

            void function4(const int& Var);          // 引用参数在函数内为常量

             

            // 函数返回值

            const int function5();      // 返回一个常数

            const int* function6();     // 返回一个指向常量的指针变量,使用:const int *p = function6();

            int* const function7();     // 返回一个指向变量的常指针,使用:int* const p = function7();

2. static

        修饰普通变量,修改变量的存储区域和生命周期,使变量存储在静态区,在 main 函数运行前就分配了空间,如果有初始值就用初始值初始化它,如果没有初始值系统用默认值初始化它。

        修饰普通函数,表明函数的作用范围,仅在定义该函数的文件内才能使用。在多人开发项目时,为了防止与他人命名空间里的函数重名,可以将函数定位为 static。

        修饰成员变量,修饰成员变量使所有的对象只保存一个该变量,而且不需要生成对象就可以访问该成员。

        修饰成员函数,修饰成员函数使得不需要生成对象就可以访问该函数,但是在 static 函数内不能访问非静态成员。

3. this指针

        this 指针是一个隐含于每一个非静态成员函数中的特殊指针。它指向调用该成员函数的那个对象。

        当对一个对象调用成员函数时,编译程序先将对象的地址赋给 this 指针,然后调用成员函数,每次成员函数存取数据成员时,都隐式使用 this 指针。

        当一个成员函数被调用时,自动向它传递一个隐含的参数,该参数是一个指向这个成员函数所在的对象的指针。

        this 指针被隐含地声明为: ClassName *const this,这意味着不能给 this 指针赋值;在 ClassName 类的 const 成员函数中,this 指针的类型为:const ClassName* const,这说明不能对 this 指针所指向的这种对象是不可修改的(即不能对这种对象的数据成员进行赋值操作);

        this 并不是一个常规变量,而是个右值,所以不能取得 this 的地址(不能 &this)。

        在以下场景中,经常需要显式引用 this 指针:

            为实现对象的链式引用;

            为避免对同一对象进行赋值操作;

            在实现一些数据结构时,如 list。

4. inline

    相当于把内联函数里面的内容写在调用内联函数处;

    相当于不用执行进入函数的步骤,直接执行函数体;

    相当于宏,却比宏多了类型检查,真正具有函数特性;

    编译器一般不内联包含循环、递归、switch 等复杂操作的内联函数;

    在类声明中定义的函数,除了虚函数的其他函数都会自动隐式地当成内联函数。

    编译器对 inline 函数的处理步骤

        将 inline 函数体复制到 inline 函数调用点处;

        为所用 inline 函数中的局部变量分配内存空间;

        将 inline 函数的的输入参数和返回值映射到调用方法的局部变量空间中;

        如果 inline 函数有多个返回点,将其转变为 inline 函数代码块末尾的分支(使用 GOTO)。

    代码示例: 

       // 声明1(加 inline,建议使用)

        inline int functionName(int first, int second,...);

         

        // 声明2(不加 inline)

        int functionName(int first, int second,...);

         

        // 定义

        inline int functionName(int first, int second,...) {/****/};

         

        // 类内定义,隐式内联

        class A {

            int doA() { return 0; }         // 隐式内联

        }

         

        // 类外定义,需要显式内联

        class A {

            int doA();

        }

        inline int A::doA() { return 0; }   // 需要显式内联

   优缺点:

        优点:

            A. 内联函数同宏函数一样将在被调用处进行代码展开,省去了参数压栈、栈帧开辟与回收,结果返回等,从而提高程序运行速度。

            B. 内联函数相比宏函数来说,在代码展开时,会做安全检查或自动类型转换(同普通函数),而宏定义则不会。

            C. 在类中声明同时定义的成员函数,自动转化为内联函数,因此内联函数可以访问类的成员变量,宏定义则不能。

            D. 内联函数在运行时可调试,而宏定义不可以。

        缺点:

            A. 代码膨胀。内联是以代码膨胀(复制)为代价,消除函数调用带来的开销。如果执行函数体内代码的时间,相比于函数调用的开销较大,那么效率的收获会很少。另一方面,每一处内联函数的调用都要复制代码,将使程序的总代码量增大,消耗更多的内存空间。

            B. inline 函数无法随着函数库升级而升级。inline函数的改变需要重新编译,不像 non-inline 可以直接链接。

            C. 是否内联,程序员不可控。内联函数只是对编译器的建议,是否对函数内联,决定权在于编译器。

虚函数(virtual)可以是内联函数(inline)吗?

    A. 虚函数可以是内联函数,内联是可以修饰虚函数的,但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。

    B. 内联是在编译器建议编译器内联,而虚函数的多态性在运行期,编译器无法知道运行期调用哪个代码,因此虚函数表现为多态性时(运行期)不可以内联。

    C. inline virtual 唯一可以内联的时候是:编译器知道所调用的对象是哪个类(如 Base::who()),这只有在编译器具有实际对象而不是对象的指针或引用时才会发生。

    示例:        

            #include <iostream>  

            using namespace std;

            class Base

            {

            public:

             inline virtual void who()

             {

             cout << "I am Base\n";

             }

             virtual ~Base() {}

            };

            class Derived : public Base

            {

            public:

             inline void who()  // 不写inline时隐式内联

             {

             cout << "I am Derived\n";

             }

            };

             

            int main()

            {

             // 此处的虚函数 who(),是通过类(Base)的具体对象(b)来调用的,编译期间就能确定了,所以它可以是内联的,但最终是否内联取决于编译器。 

             Base b;

             b.who();

             

             // 此处的虚函数是通过指针调用的,呈现多态性,需要在运行时期间才能确定,所以不能为内联。  

             Base *ptr = new Derived();

             ptr->who();

             

             // 因为Base有虚析构函数(virtual ~Base() {}),所以 delete 时,会先调用派生类(Derived)析构函数,再调用基类(Base)析构函数,防止内存泄漏。

             delete ptr;

             ptr = nullptr;

             

             system("pause");

             return 0;

            } 

           

5. volatile

    volatile 关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素(操作系统、硬件、其它线程等)更改。所以使用 volatile 告诉编译器不应对这样的对象进行优化。

    volatile int i = 10; 

    volatile 关键字声明的变量,每次访问时都必须从内存中取出值(没有被 volatile 修饰的变量,可能由于编译器的优化,从 CPU 寄存器中取值)

    const 可以是 volatile (如只读的状态寄存器)

    指针可以是 volatile

6. assert

    断言,是宏,而非函数。assert 宏的原型定义在 <assert.h>(C)、<cassert>(C++)中,其作用是如果它的条件返回错误,则终止程序执行。可以通过定义 NDEBUG 来关闭 assert,但是需要在源代码的开头,include <assert.h> 之前。示例:

                #define NDEBUG          // 加上这行,则 assert 不可用

                #include <assert.h> 

                assert( p != NULL );    // assert 不可用

7. sizeof

  • sizeof 对数组,得到整个数组所占空间大小。

  • sizeof 对指针,得到指针本身所占空间大小。

8. pack

设定结构体、联合以及类成员变量以 n 字节方式对齐,示例:

            #pragma pack(push)  // 保存对齐状态

            #pragma pack(4)     // 设定为 4 字节对齐 

            struct test

            {

                char m1;

                double m4;

                int m3;

            };

            #pragma pack(pop)   // 恢复对齐状态

    以上结构体的大小为16,下面分析其存储情况,首先为m1分配空间,其偏移量为0,满足我们自己设定的对齐方式(4字节对齐),m1大小为1个字节。接着开始为m4分配空间,这时其偏移量为1,需要补足3个字节,这样使偏移量满足为n=4的倍数(因为sizeof(double)大于4),m4占用8个字节。接着为m3分配空间,这时其偏移量为12,满足为4的倍数,m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间,共分配了16个字节,满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(8),那么我们可以得到结构的大小为24。

9. 位域

    Bit mode: 2;    // mode 占 2 位

    类可以将其(非静态)数据成员定义为位域(bit-field),在一个位域中含有一定数量的二进制位。当一个程序需要向其他程序或硬件设备传递二进制数据时,通常会用到位域。

    位域在内存中的布局是与机器有关的

    位域的类型必须是整型或枚举类型,带符号类型中的位域的行为将因具体实现而定

    取地址运算符(&)不能作用于位域,任何指针都无法指向类的位域

10. extern "C"

    被 extern 限定的函数或变量是 extern 类型的

    被 extern "C" 修饰的变量和函数是按照 C 语言方式编译和链接的

    extern "C" 的作用是让 C++ 编译器将 extern "C" 声明的代码当作 C 语言代码处理,可以避免 C++ 因符号修饰(多态)导致代码不能和C语言库中的符号进行链接的问题。

    示例:

        #ifdef __cplusplus

        extern "C" {

        #endif         

        void *memset(void *, int, size_t);         

        #ifdef __cplusplus

        }

        #endif