C++服务端面试准备（1）C++相关

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面向对象

       把数据及对数据的操作方法放在一起，作为一个相互依存的整体

       OOP——面向对象的编程，OOD——面向对象的设计，OOA——面向对象的分析

       三大特征：

       1.封装
       将对象的属性和方法封装到一个独立单元中，并且隐藏对象的属性和方法，仅对外提供公共访问方式，将变化隔离，便于使用。

       2.继承
       继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法。继承是多态的前提。

       3.多态
       多态是面向对象的最后一个主要特征，它本身主要分为两个方面：

• 方法的多态性：重载与覆写

       重载：同一个类中可以有多个名称相同的方法，但这些方法的参数列表各不相同。
       重写：子类中的方法与父类中的某个方法的名称和参数完全相同，子类对象调用这个方法时，将调用子类中方法

• 对象的多态：父子类对象的转换。

       向上转型：子类对象变为父类对象，格式：父类 父类对象 = 子类实例，自动；
       向下转型：父类对象变为子类对象，格式：子类 子类对象 = (子类)父类实例，强制。

     多态存在的三个必要条件：继承、重写、父类引用指向子类对象

c++类里面编译器默认生成的函数

１．构造函数
２．拷贝构造函数
３．赋值构造函数
４．析构函数

voliate关键字的作用

       使用voliate声明变量值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据;用voliate声明的变量表示该变量随时可能发生变化，与该变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错．
       使用场景:多任务环境下各任务间共享的标志应该加voliate;存储器映射的硬件寄存器通常也要加voliate,因为每次对它的对写都可能有不同意义;

const的用法

       const修饰的内容不可改变，C++有5种用法：

       1.定义常量

       2.指针常量和常量指针：

• 指针常量——指针类型的常量int *const p

       本质上一个常量，指针用来说明常量的类型，表示该常量是一个指针类型的常量。在指针常量中，指针自身的值是一个常量，不可改变，始终指向同一个地址。在定义的同时必须初始化；

• 常量指针——指向“常量”的指针const int *p， int const *p

       常量指针本质上是一个指针，常量表示指针指向的内容，说明该指针指向一个“常量”。在常量指针中，指针指向的内容是不可改变的

       3.const修饰函数传入参数

       4.修饰函数返回值

       5.const修饰成员函数(c++特性)
       const对象只能访问const成员函数，而非const对象可以访问任意的成员函数，包括const成员函数；
       const对象的成员是不能修改的，但是可以用另外的指针指向成员去修改；
       const成员函数不可以修改对象的数据，不管对象是否具有const性质。编译时以是否修改成员数据为依据进行检查。

const和宏的区别

1. const是有数据类型的常量，而宏常量没有，编译器可以对前者进行静态类型安全检查，对后者仅是字符替换，没有类型安全检查
2. 有些编译器可以对const常量进行调试， 不能对宏调试。
3. 宏能作为卫哨来防止文件的重复包含，但const不可以

static的作用

1. 隐藏。static修饰的变量只在当前文件生效，故使用static在不同的文件中定义同名函数和同名变量，不必担心命名冲突。
2. 保持变量内容的持久。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。
3. static的第三个作用是默认初始化为0

new和malloc的区别

       new和delete是c++的运算符，malloc和free是C语言的标准库函数

特征	new/delete	malloc/free
分配内存的位置	自由存储区	堆
内存分配失败返回值	完整类型指针	void*
内存分配失败返回值	默认抛出异常	返回NULL
分配内存的大小	由编译器根据类型计算得出	必须显式指定字节数
处理数组	有处理数组的new版本new[]	需要用户计算数组的大小后进行内存分配
已分配内存的扩充	无法直观地处理	使用realloc简单完成
是否相互调用	可以，看具体的operator new/delete实现	不可调用new
分配内存时内存不足	客户能够指定处理函数或重新制定分配器	无法通过用户代码进行处理
函数重载	允许	不允许
构造函数与析构函数	调用	不调用

C++存储机制

1. 栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量。
2. 堆区（heap）： 存放malloc申请的内存，使用free释放
3. 全局区（静态区）：存放全局变量和静态变量，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 程序结束后由系统释放。
4. 常量区 ：常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
5. 自由存储区：存放new申请的内容，使用delete

为什么会出现段错误

1. 访问不存在的内存地址
2. 访问系统保护的内存地址
3. 访问只读的内存地址
4. 栈溢出

引用和指针的区别

1. 引用是变量的别名，一定有本体，指针是是存放地址的一个变量
2. 引用声明时就必须初始化，指针可以暂时不初始化
3. 指针的使用需要注意指向的内存，防止出现野指针的情况，引用则不需要

你所了解的c++常见的标准库

       <iostream>、<fstream>、各种容器、<algorithm>、<ctime>、<memory>（智能指针）、<cstdio> 、<functional>（lambda表达式）、<complex> 、<cmath>、<cstring>（free，malloc需要包含<stdlib.h>）、<iterator>等等

三种智能指针

       注意，智能指针只是指针本身自动释放，解决野指针的问题，但其对象一样要手动释放

       1.unique_ptr：
       一个 unique_ptr “拥有” 它所指向的对象。某个时刻只能有一个 unique_ptr 指向一个给定对象。当 unique_ptr 被销毁时，它所指向的对象也被销毁。不能拷贝和赋值，但可以用std::move、release、reset转移，或者用函数返回局部的unique_ptr

       2.shared_ptr
       最终的实现是两个指针成员：一个指向数据成员，一个指向计数器成员，计数器维护的是一个指针，指向的实际内存在堆上，可以用make_shared<>()创建和初始化shared_ptr
释放方法：
       如果该shared_ptr是唯一指向其对象的shared_ptr，则直接可以<shared_ptr> = nullptr或者<shared_ptr>.reset()释放对象

       3.weak_ptr
       weak_ptr是一种不控制所指向对象生存期的智能指针，它指向由一个shared_ptr管理的对象。将一个weak_ptr绑定到一个shared_ptr不会改变shared_ptr的引用计数。一旦最后一个指向对象的shared_ptr被销毁，对象就会被释放。即使有weak_ptr指向对象，对象也还是会被释放。
作用：
       可判断shared_ptr的对象是否存在(使用 lock方法)，从而避免访问一个不存在的对象的情况。
       解决shared_ptr循环引用问

虚函数原理

       虚函数是用来实现动态绑定的。

       C++中虚函数使用虚函数表和虚函数表指针实现，虚函数表是一个类的虚函数的地址表，用于索引类本身以及父类的虚函数的地址，假如子类重写了父类的虚函数，则在虚函数表中会把对应的虚函数地址替换为子类的函数的地址；虚函数表指针存在于每个对象中，它指向对象所在类的虚函数表的地址；在多继承环境下，会存在多个虚函数表指针，分别指向对应不同基类的虚函数表。

       虚函数表是每个（有虚函数的）类对应一个。虚函数表指针是每个对象对应一个。

       如果一个函数不是虚函数，那么对它的调用在编译阶段就会确定。而虚函数要运行时才能确定。

为什么需要虚析构函数

       在存在类继承并且析构函数中需要析构某些资源时，析构函数需要是虚函数。否则若使用父类指针指向子类对象，在delete时只会调用父类的析构函数，而不能调用子类的析构函数，造成内存泄露。

如何解决类之间的相互依赖问题

1. 写两个头文件A.h和B.h分别用于声明类A和B；
2. 写两个.cpp文件分别用于定义类A和B，定义B的.cpp文件里包含A.h；
3. 在A的头文件中导入B的头文件，在main文件包含A.h即可；
4. 在B的头文件中不导入A的头文件，前置声明类A，并且，在B中使用A的时候要用指针的形式。

单例设计模式

       保证一个类仅可以有一个实例化对象，并且提供一个可以访问它的全局接口。

实现单例模式必须注意一下几点：

• 单例类只能由一个实例化对象。
• 单例类必须自己提供一个实例化对象。
• 单例类必须提供一个可以访问唯一实例化对象的接口

2种方法：

• 双重判断+上锁
• 使用std::call_once函数

       std::call_once()函数：第二个参数为函数名，保证函数只调用一次，比互斥量消耗小

       注意：可以创建内部类进行释放对象内存，不能用析构函数，因为会出现一直调用析构函数的死循环

双重判断+上锁：

std::mutex resource_mutex;

class MyCAS
{
private:
    MyCAS(){}//构造函数私有化，不能直接创建对象
    static MyCAS *m_instance;
    
public:
    static MyCAS *GetInstance()
    {
        if(m_instance == NULL)//双重判断+上锁，防止多线程多次new对象
        {
            std::unique_lock<std::mutex> mymutex(resource_mutex);
            if(m_instance == NULL)
            {
                m_instance = new MyCAS();
                static CGarhuishou cl;
            }
        }        
        return m_instance;
    }
    
    //此类用于自动删除内存，不能用析构函数，因为在delete了外部指针，会调用析构函数delete m_instance，
//而m_instance指向对象为MyCAS，然后又会再次调用析构函数，变成死循环
    class CGarhuishou
    {
    public:
        ~CGarhuishou()
        {
            if(MyCAS::m_instance)
            {
                delete MyCAS::m_instance;
                MyCAS::m_instance = NULL;
            }
        }
    };
};

MyCAS *MyCAS::m_instance = NULL;
MyCAS *p_a = MyCAS::GetInstance();//创建线程前先初始化单例对象

使用std::call_once函数：

std::once_flag g_flag;
std::mutex resource_mutex;

class MyCAS
{
private:
    MyCAS(){}
    static MyCAS *m_instance;
    
public:
    static void CreateInstance()
    {
        m_instance = new MyCAS();
        static CGarhuishou cl;
    }
    static MyCAS *GetInstance()
    {
        //第一个线程进来call_once执行函数后，第二个线程才能进来判断是否执行
        std::call_once(g_flag, CreateInstance);//g_flag看成执行了函数的标记
        return m_instance;
    }
    
    class CGarhuishou
    {
    public:
        ~CGarhuishou()
        {
            if(MyCAS::m_instance)
            {
                delete MyCAS::m_instance;
                MyCAS::m_instance = NULL;
            }
        }
    };
};

工厂设计模式

• 简单工厂模式：由一个工厂判断类型然后创建不同的对象
• 工厂方法模式：多个工厂创建相应的对象
• 抽象工厂模式：多个工厂创建相应的对象组合

i++和++i的区别

• 注意不要只看问题表面，可以拓展

1. i++是返回原来的值再+1，++i是+1再返回值
2. i++不能作为左值，++i可以作为左值（左值：可以用&获取内存地址），因为重写前缀++的函数内容是+1操作，返回值为引用形式，而后缀++的函数内容是把原来的值赋给一个临时的变量，然后原来的值+1，返回临时变量
3. 如果i是迭代器或者其他自定义的类，根据第二点的描述，++i的效率明显高于i++

引用和指针的区别

1. 引用是变量的别名，一定有本体，指针是是存放地址的一个变量
2. 引用声明时就必须初始化，指针可以暂时不初始化
3. 指针的使用需要时刻注意指向的内存，防止出现野指针的情况，引用则不需要