后台开发常见面试题-- c++

static

控制变量的存储方式和可见性。

• 修饰局部变量
  一般情况下，对于局部变量是存放在栈区的，并且局部变量的生命周期在该语句块执行结束时便结束了。但是如果用static进行修饰的话，该变量便存放在静态数据区，其生命周期一直持续到整个程序执行结束。但是在这里要注意的是，虽然用static对局部变量进行修饰过后，其生命周期以及存储空间发生了变化，但是其作用域并没有改变，其仍然是一个局部变量，作用域仅限于该语句块。

• 修饰全局变量
  对于一个全局变量，它既可以在本源文件中被访问到，也可以在同一个工程的其它源文件中被访问(只需用extern进行声明即可)。用static对全局变量进行修饰改变了其作用域的范围，由原来的整个工程可见变为本源文件可见。

• 修饰函数
  用static修饰函数的话，情况与修饰全局变量大同小异，就是改变了函数的作用域。

• C++中的static
  如果在C++中对类中的某个函数用static进行修饰，则表示该函数属于一个类而不是属于此类的任何特定对象；如果对类中的某个变量进行static修饰，表示该变量为类以及其所有的对象所有。它们在存储空间中都只存在一个副本。可以通过类和对象去调用。
  1）类的静态成员：
  在cpp中必须对他进行初始化，初始化时使用作用域运算符来标明他所属类，其属于该类的所有成员共有，只有一个拷贝；
  2）类的静态成员函数：
  类的静态函数是该类的范畴内的全局函数，不能访问类的私有成员，只能访问类的静态成员，不需要类的实例即可调用；实际上，他就是增加了类的访问权限的全局函数

const的含义及实现机制

const名叫常量限定符，用来限定特定变量，以通知编译器该变量是不可修改的。习惯性的使用const，可以避免在函数中对某些不应修改的变量造成可能的改动。

const修饰基本数据类型

• const修饰一般常量及数组
  基本数据类型，修饰符const可以用在类型说明符前，也可以用在类型说明符后，其结果是一样的。在使用这些常量的时候，只要不改变这些常量的值便好。

• const修饰指针变量及引用变量&
  如果const位于星号的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；
  如果const位于星号的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。

const应用到函数中

• 作为参数的const修饰符
  调用函数的时候，用相应的变量初始化const常量，则在函数体中，按照const所修饰的部分进行常量化,保护了原对象的属性。
  [注意]：参数const通常用于参数为指针或引用的情况;

• 作为函数返回值的const修饰符
  声明了返回值后，const按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。

• const在类中的用法
  不能在类声明中初始化const数据成员。正确的使用const实现方法为：const数据成员的初始化只能在类构造函数的初始化表中进行

• const 修饰类成员函数，其目的是防止成员函数修改被调用对象的值，如果我们不想修改一个调用对象的值，所有的成员函数都应当声明为const成员函数。 其意义上是不能修改所在类的的任何变量。注意：const关键字不能与static关键字同时使用，因为static关键字修饰静态成员函数，静态成员函数不含有this指针，即不能实例化，const成员函数必须具体到某一实例。

• const修饰类对象，定义常量对象
  常量对象只能调用常量函数，别的成员函数都不能调用。
  http://www.cnblogs.com/wintergrass/archive/2011/04/15/2015020.html
  1）const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员，也可以访问const对象内的所有数据成员；
  2）非const成员函数可以访问非const对象的非const数据成员、const数据成员，但不可以访问const对象的任意数据成员；
  3）作为一种良好的编程风格，在声明一个成员函数时，若该成员函数并不对数据成员进行修改操作，应尽可能将该成员函数声明为const 成员函数。

static, const 和 static const 变量的初始化问题

• const 常量的在超出其作用域的时候会被释放，但是 static 静态变量在其作用域之外并没有释放，只是不能访问。

• static 修饰的是静态变量，静态函数。对于类来说，静态成员和静态函数是属于整个类的，而不是属于对象。可以通过类名来访问，但是其作用域限制于包含它的文件中。

• static 变量在类内部声明，但是必须在类的外部进行定义和初始化。

• const 常量在类内部声明，但是定义只能在构造函数的初始化列表进行。

虚函数： 虚函数的作用和实现原理，什么是虚函数,有什么作用?

C++的多态分为静态多态（编译时多态）和动态多态（运行时多态）两大类。静态多态通过重载、模板来实现；动态多态就是通过本文的主角虚函数来体现的。

• 虚函数实现原理：包括虚函数表、虚函数指针等
  虚函数就是对父类同名函数的重写。在成员函数声明前面加上virtual修饰，就变成了虚函数。调用函数的哪个版本只有在运行时才能确定（动态绑定），因此需要虚函数表，也就导致虚函数会比普通函数成员所花费的时间和空间要多一些。
  虚函数的作用说白了就是：当调用一个虚函数时，被执行的代码必须和调用函数的对象的动态类型相一致。编译器需要做的就是如何高效的实现提供这种特性。不同编译器实现细节也不相同。大多数编译器通过vtbl（virtual table）和vptr（virtual table pointer）来实现的。 当一个类声明了虚函数或者继承了虚函数，这个类就会有自己的vtbl。vtbl实际上就是一个函数指针数组，有的编译器用的是链表，不过方法都是差不多。vtbl数组中的每一个元素对应一个函数指针指向该类的一个虚函数，同时该类的每一个对象都会包含一个vptr，vptr指向该vtbl的地址。

虚函数不能是构造函数，不能是静态函数，不能是内联函数，可以是析构函数。

• 结论：
  1）每个声明了虚函数或者继承了虚函数的类，都会有一个自己的vtbl，同时该类的每个对象都会包含一个vptr去指向该vtbl
  2）虚函数按照其声明顺序放于vtbl表中, vtbl数组中的每一个元素对应一个函数指针指向该类的虚函数
  3）如果子类覆盖了父类的虚函数，将被放到了虚表中原来父类虚函数的位置
  4）在多继承的情况下，每个父类都有自己的虚表。子类的成员函数被放到了第一个父类的表中

C++中引用和指针的区别

它们都是地址的概念，其中指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；而引用是某块内存的别名，具体来说，指针是一个变量的地址，引用是一个变量的别名。
但它们的不同之处也很明显，体现在以下方面：

• 指针是一个实体，而引用仅是个别名；
• 引用必须被初始化，指针不必；
• 引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可以改变所指的对象；
• 可以有const指针，但是没有const引用；
• 不存在指向空值的引用，但是存在指向空值的指针，即引用不能为空，指针可以为空；
• “sizeof 引用”得到的是所指向的变量（对象）的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身（所指向的变量或对象的地址）的大小；
• 指针和引用的自增（++）运算意义不一样；
• 程序为指针变量分配内存区域，而引用不需要分配内存区域；

内存分配：

• 内存分配方式有三种：
  （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中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
  （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我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

STL原理及实现： STL各类型容器实现，STL共有六大组件

STL提供六大组件，彼此可以组合套用：

1. 容器（Containers）：各种数据结构，如：序列式容器vector、list、deque、关联式容器set、map、multiset、multimap。用来存放数据。从实现的角度来看，STL容器是一种class template。
2. 算法（algorithms）：各种常用算法，如：sort、search、copy、erase。从实现的角度来看，STL算法是一种 function template。注意一个问题：任何的一个STL算法，都需要获得由一对迭代器所标示的区间，用来表示操作范围。这一对迭代器所标示的区间都是前闭后开区间，例如[first, last)
3. 迭代器（iterators）：容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”。共有五种类型，以及其他衍生变化。从实现的角度来看，迭代器是一种将 operator*、operator->、operator++、operator- - 等指针相关操作进行重载的class template。所有STL容器都有自己专属的迭代器，只有容器本身才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。
4. 仿函数（functors）：行为类似函数，可作为算法的某种策略（policy）。从实现的角度来看，仿函数是一种重载了operator（）的class或class template。一般的函数指针也可视为狭义的仿函数。
5. 配接器（adapters）：一种用来修饰容器、仿函数、迭代器接口的东西。例如：STL提供的queue 和 stack，虽然看似容器，但其实只能算是一种容器配接器，因为它们的底部完全借助deque，所有操作都由底层的deque供应。改变 functors接口者，称为function adapter；改变 container 接口者，称为container adapter；改变iterator接口者，称为iterator adapter。
6. 配置器（allocators）：负责空间配置与管理。从实现的角度来看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class template。

这六大组件的交互关系：container（容器） 通过 allocator（配置器） 取得数据储存空间，algorithm（算法）通过 iterator（迭代器）存取 container（容器） 内容，functor（仿函数） 可以协助 algorithm（算法） 完成不同的策略变化，adapter（配接器） 可以修饰或套接 functor（仿函数）

• 序列式容器：

1. vector-数组，元素不够时再重新分配内存，拷贝原来数组的元素到新分配的数组中。
2. list－单链表。
3. deque-分配中央控制器map(并非map容器)，map记录着一系列的固定长度的数组的地址.记住这个map仅仅保存的是数组的地址,真正的数据在数组中存放着.deque先从map中央的位置(因为双向队列，前后都可以插入元素)找到一个数组地址，向该数组中放入数据，数组不够时继续在map中找空闲的数组来存数据。当map也不够时重新分配内存当作新的map,把原来map中的内容copy的新map中。所以使用deque的复杂度要大于vector，尽量使用vector。
4. stack-基于deque。
5. queue-基于deque。
6. heap-完全二叉树，使用最大堆排序，以数组(vector)的形式存放。
7. priority_queue-基于heap。
8. slist-双向链表。

• 关联式容器：
  • set,map,multiset,multimap-基于红黑树(RB-tree)，一种加上了额外平衡条件的二叉搜索树。
  • hash table-散列表。将待存数据的key经过映射函数变成一个数组(一般是vector)的索引，例如：数据的key%数组的大小＝数组的索引(一般文本通过算法也可以转换为数字)，然后将数据当作此索引的数组元素。有些数据的key经过算法的转换可能是同一个数组的索引值(碰撞问题，可以用线性探测，二次探测来解决)，STL是用开链的方法来解决的，每一个数组的元素维护一个list，他把相同索引值的数据存入一个list，这样当list比较短时执行删除，插入，搜索等算法比较快。
  • hash_map,hash_set,hash_multiset,hash_multimap-基于hashtable。