C++面试基础篇(一）

1. static关键字的做用

（1）全局静态变量

在全局变量前面加上关键字static， 全局变量就定义为一个全局静态变量
 在静态存储区，在整个程序运行期间一致存在。
 初始化：未初始化的全局静态变量会被自动初始化为0（自动对象的值是任意的，除非他被显示初始化）
 做用域：全局静态变量在声明他的文件以外是不可见的，准确的说是从定义之处开始，到文件结尾。

（2）局部静态变量

在局部变量前加上关键字static，局部变量就成为一个静态的局部变量
内存中的位置：静态存储区
初始化：未初始化的静态局部变量会被自动初始化为0
做用域：做用域仍为局部做用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，做用域结束。可是当局部静态变量离开做用域后，并无被销毁，而是仍然驻留在内存中，只不过咱们不能再对它进行访问，直到该函数再次被调用，而且值不变。

（3）静态函数

在函数返回值类型前加关键字static，函数就被定义为静态函数。函数的定义和声明在默认状况下都是extern的，可是静态函数只能在声明它的文件中可见，不能被其余文件所用。 
函数的实现使用static修饰，那么这个函数只能够在本cpp内使用，不会同其余cpp中的同名函数引发冲突。
Warning：不要在头文件中生命static的全局函数，不要在cpp内声明非static的全局函数，若是你要在多个cpp中复用该函数，就把它的声明提到头文件里去，不然cpp内部声明需加上static修饰。

（4）类的静态成员

在类中，静态成员能够实现多个对象之间的数据共享，而且使用静态数据成员还不会破坏隐藏的原则，即保证了安全性。所以，静态成员是类的全部对象中共享的成员，而不是某个对象的成员，对多个对象来讲，静态数据成员只存储一处，供全部对象公用。

（5）类的静态函数

静态成员函数和静态数据成员同样，他们都属于类的静态成员，他们都不是对象成员，所以，对静态成员的引用不须要用对象名。
在静态成员函数的实现中，不能直接引用类中说明的非静态成员，能够引用类中声明的静态成员。若是静态成员函数中要引用非静态成员时，能够经过对象来引用。能够从中看出，调用静态成员函数使用以下格式：<类名>::<静态成员函数名>(<参数表>)

2.C++和C的区别

（1）设计思想

C++是面向对象的语言，而C是面向过程的结构化编程语言

（2）语法上

C++具备封装、继承和多态三种特性， C++相比于C，增多了许多类型安全的功能，好比强制类型转换， C++支持范式编程，好比模板类，函数模板等。

3.C++中四种cast转换

C++中四种类型转换是：static_cast, dynamic_cast, const_cast, reinterpret_cast
1) const_cast 
用于将const变量转换为非const类型
2) static_cast
用于各类隐私转换，好比非const转const， void*转指针等， static_cast 能用于多态向上转化，若是向下转能成功可是不安全，结果未知。
3) dynamic_cast
用于动态类型转换，只能用于含有虚函数的类，用于类层次间的向上和向下转化。只能转指针或引用。向上转换：指的是子类向基类转换。 向下转换：指的是基类向子类转换。  他经过判断在执行到该语句的时候变量的运行时类型和要转换的类型是否相同来判断是否可以向下转换。    
4）reinterpret_cast
几乎什么均可以转，好比将int转指针，可能会出问题，尽可能少用。
5）为何不用C的强制转换？
C的强制转换表面上看起来功能强大什么都能转换，但转化不够明确，不能进行错误检查，容易出错。

4.C/C++中指针和引用的区别

1). 指针有本身的一块空间，而引用只是一个别名
2). 使用sizeof看一个指针的大小是4，而引用则是被引用对象的大小
3). 指针能够被初始化为NULL，而引用必须被初始化且必须是一个已有对象的引用
4). 做为参数传递时，指针须要被解引用才能够对对象进行操做，而直接对引用的修改都会改变引用所指向的对象。
5). 能够有const指针，可是没有const引用
6). 指针在使用中能够指向其余对象，可是引用只能是一个对象的引用，不能被改变
7). 指针能够有多级指针(**p )，而引用止于一级
8). 指针和引用使用++运算符的意义是不同的
9). 若是返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引发内促泄露。

5.C++中的smart pointer四个智能指针shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr, auto_ptr

C++中的四个智能指针shared_ptr, weak_ptr,  unique_ptr, auto_ptr 其中前面三个是C++11支持而且最后一个已经被C++11抛弃。
智能指针的做用是管理一个指针，由于存在如下这种状况：申请的空间在函数结束时忘记释放，形成内存泄露。使用智能指针能够很大程度上的避免这个问题。由于智能指针就是一个类，当超出了类的做用域时，类会自动调用析构函数，析构函数会自动释放资源。因此智能指针的做用原理就是在函数结束时自动释放内存空间。不须要手动释放内存空间。
1). auto_ptr（C++11已经抛弃）
采用全部权模式

auto_ptr<string> p1(new string("I love you!"))
    auto_ptr<string>p2;
    p2 = p1;  // auto_ptr不会报错

此时不会报错， p2剥夺了p1的全部权，可是当程序运行时访问p1将会报错。因此auto_ptr的缺点是：存在潜在的内存崩溃问题。
2). unique_ptr（替换auto_ptr）
unique_ptr实现独占式拥有或严格拥有概念，保证同一时间内只有一个智能指针能够指向该对象。它对于避免资源泄漏（例如：以new建立对象之后由于发生异常而忘记调用delete）特别有用。

采用全部权模式，仍是上面那个例子

unique_ptr <string>  p3 (new string ("I love you!"));
unique_ptr <string>  p4;
p4 = p3;  // 此时会报错

编译器认为p4=p3非法，避免了p3再也不指向有效数据的问题。所以，unique_ptr比auto_ptr更安全。

另外unique_ptr还有更聪明的地方：当程序试图将一个 unique_ptr 赋值给另外一个时，若是源 unique_ptr 是个临时右值，编译器容许这么作；若是源 unique_ptr 将存在一段时间，编译器将禁止这么作，好比：

unique_ptr<string> pu1(new string ("hello world"));
unique_ptr<string> pu2;
pu2 = pu1;                                      // #1 not allowed
unique_ptr<string> pu3;
pu3 = unique_ptr<string>(new string ("You"));   // #2 allowed

其中#1留下悬挂的unique_ptr(pu1)，这可能致使危害。而#2不会留下悬挂的unique_ptr，由于它调用 unique_ptr 的构造函数，该构造函数建立的临时对象在其全部权让给 pu3 后就会被销毁。这种随状况而已的行为代表，unique_ptr 优于容许两种赋值的auto_ptr 。

注：若是确实想执行相似与#1的操做，要安全的重用这种指针，可给它赋新值。C++有一个标准库函数std::move()，让你可以将一个unique_ptr赋给另外一个。例如：

unique_ptr<string> ps1, ps2;
ps1 = demo("hello");
ps2 = move(ps1);
ps1 = demo("alexia");
cout << *ps2 << *ps1 << endl;

3). shared_ptr
shared_ptr实现共享式拥有概念。多个智能指针能够指向相同对象，该对象和其相关资源会在“最后一个引用被销毁”时候释放。从名字share就能够看出了资源能够被多个指针共享，它使用计数机制来代表资源被几个指针共享。能够经过成员函数use_count()来查看资源的全部者个数。除了能够经过new来构造，还能够经过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。当咱们调用release()时，当前指针会释放资源全部权，计数减一。当计数等于0时，资源会被释放。

shared_ptr 是为了解决 auto_ptr 在对象全部权上的局限性(auto_ptr 是独占的), 在使用引用计数的机制上提供了能够共享全部权的智能指针。

成员函数：
use_count 返回引用计数的个数
unique 返回是不是独占全部权( use_count 为 1)
swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)
reset 放弃内部对象的全部权或拥有对象的变动, 会引发原有对象的引用计数的减小
get 返回内部对象(指针), 因为已经重载了()方法, 所以和直接使用对象是同样的.如 shared_ptrsp(new int(1)); sp 与 sp.get()是等价的
4). weak_ptr
weak_ptr 是一种不控制对象生命周期的智能指针, 它指向一个 shared_ptr 管理的对象. 进行该对象的内存管理的是那个强引用的 shared_ptr. weak_ptr只是提供了对管理对象的一个访问手段。weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工做, 它只能够从一个 shared_ptr 或另外一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引发引用记数的增长或减小。weak_ptr是用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题,若是说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能降低为0,资源永远不会释放。它是对对象的一种弱引用，不会增长对象的引用计数，和shared_ptr之间能够相互转化，shared_ptr能够直接赋值给它，它能够经过调用lock函数来得到shared_ptr。

class B;
class A
{
public:
shared_ptr<B> pb_;
~A()
{
     cout<<"A delete\n";
}
};
class B
{
public:
shared_ptr<A> pa_;
~B()
{
    cout<<"B delete\n";
}
};
void fun()
{
    shared_ptr<B> pb(new B());
    shared_ptr<A> pa(new A());
    pb->pa_ = pa;
    pa->pb_ = pb;
    cout<<pb.use_count()<<endl;
    cout<<pa.use_count()<<endl;
}
int main()
{
    fun();
    return 0;
}

能够看到fun函数中pa ，pb之间互相引用，两个资源的引用计数为2，当要跳出函数时，智能指针pa，pb析构时两个资源引用计数会减一，可是二者引用计数仍是为1，致使跳出函数时资源没有被释放（A B的析构函数没有被调用），若是把其中一个改成weak_ptr就能够了，咱们把类A里面的shared_ptr pb_; 改成weak_ptr pb_; 运行结果以下，这样的话，资源B的引用开始就只有1，当pb析构时，B的计数变为0，B获得释放，B释放的同时也会使A的计数减一，同时pa析构时使A的计数减一，那么A的计数为0，A获得释放。

注意的是咱们不能经过weak_ptr直接访问对象的方法，好比B对象中有一个方法print(),咱们不能这样访问，pa->pb_->print(); 英文pb_是一个weak_ptr，应该先把它转化为shared_ptr,如：shared_ptr p = pa->pb_.lock(); p->print();