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八股总结-----C++、数据结构、算法

article 2025/2/23 6:58:38

1.内存基础

11.内存分区

代码区：存储可执行代码（程序指令）。

全局区：存储全局变量和静态变量（已初始化和未初始化）。

堆区：用于动态内存分配，由程序员管理。

栈区：存储函数调用中的局部数据（局部变量、参数、返回地址）。

12.堆和栈有什么区别

堆和栈是用来内存分配和释放的两种不同的内存区域，内存管理就是内存分配和释放。栈的存储空间比较小，用于存储局部变量、函数参数、返回值，适合小数据结构的存储，内存分配和释放速度快，自动管理（自动分配、自动销毁）。堆的存储空间较大，用于动态内存分配，适合大型数据结构存储，内存分配和释放速度较慢，手动管理（malloc、new、free、delete）。

2.指针

21.智能指针

智能指针是C++标准库中的一种工具，用于自动管理动态内存，避免内存泄漏和指针悬挂问题。智能指针主要有以下几种类型：

1. `std::unique_ptr`

独占所有权：unique_ptr表示独占的所有权，即一个指针对象在任何时刻只有一个所有者。
不可复制：unique_ptr不能被复制，只有通过std::move转移所有权。
场景：适合用于需要严格的所有权语义的场合，如资源管理。

2. `std::shared_ptr`

共享所有权：shared_ptr允许多个智能指针共享同一块内存。当最后一个shared_ptr释放时，内存才会被释放。
引用计数：每个shared_ptr都有一个引用计数，用于记录有多少shared_ptr共享该内存块。
场景：适用于需要在多个地方共享资源的情况。

3. `std::weak_ptr`

弱引用：weak_ptr不会影响引用计数，不能直接访问资源，需要先提升为shared_ptr。
防止循环引用：常用于打破shared_ptr之间的循环引用，避免内存泄漏。
场景：适用于需要观察但不拥有资源的场景，如缓存或观察者模式中。

智能指针的作用

自动内存管理：智能指针在离开作用域时自动释放资源，避免了手动释放内存的麻烦和错误。
防止内存泄漏：通过智能指针的自动内存管理机制，减少了忘记释放内存导致的内存泄漏问题。
简化代码：智能指针封装了内存管理细节，简化了资源管理的代码。

22.常量指针和指针常量有什么区别？

看const后面跟的什么，跟的int就是修饰数据，数据不可变，指针指向可变，称为指针变量const int *p。跟的p就是修饰指针，指针指向不可变，数据可变，称为变量指针int * const p。

23.define 和 const 的区别?

作用：用于记录程序中不可更改的数据
C++定义常量两种方式
1. #define 宏常量： #define 常量名常量值
==通常在文件上方定义==，表示一个常量
2. const修饰的变量 const 数据类型常量名 = 常量值
==通常在变量定义前加关键字const==，修饰该变量为常量，不可修改

24.static的作用

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员，可以通过对象和类名两种方式访问。静态成员分为：

静态成员变量：1.所有对象共享同一份数据；2.在编译阶段分配内存；3.类内声明，类外初始化；
静态成员函数：1.所有对象共享同一个函数；2.静态成员函数只能访问静态成员变量。（因为静态属于类，非静态属于对象，静态成员变量是由类调用的，不用区分是类中的哪个对象调用，但是非静态成员变量是由对象调用的，这时候用静态成员函数去调用非静态成员变量，无法区分到底是哪个对象调用的变量）

静态成员是指属于类本身而不是类的实例的成员。静态成员有以下意义：
共享性：静态成员被所有类的实例共享，可以在不创建类的实例的情况下访问和修改静态成员。
保存状态：静态成员可以用来保存类的状态信息，例如计数器、配置信息等，这些信息可被所有实例共享和访问。
简化访问：可以通过类名直接访问静态成员，无需创建类的实例。这样可以简化代码并提高代码的可读性。
与类相关联：静态成员通常与类本身相关联，而不是与类的实例相关联。这样可以更好地表达类的特性和行为。

3.虚函数

31.什么是虚函数？什么是纯虚函数？

虚函数 用于在基类中声明，并允许在派生类中重写，以实现多态性。
纯虚函数 是没有实现的虚函数，存在于抽象类中，必须在派生类中实现，否则派生类也将成为抽象类。纯虚函数常用于定义接口，强制派生类提供特定的功能。

析构函数可以是虚函数吗？

4.vector容器

std::vector 是 C++ 标准库中的动态数组，它会根据需要自动调整其容量以容纳更多的元素。std::vector 会在内部维护一个存储空间的容量（capacity），这个容量通常会大于或等于当前元素的数量（size）。当向 std::vector 中添加元素并且元素的数量超过当前容量时，vector 会重新分配更大的内存空间来容纳这些元素。这个过程包括：

分配新的内存块：vector 会分配一个更大的内存块以容纳更多的元素。
复制现有元素：将旧内存块中的元素复制到新的内存块中。
释放旧内存块：释放旧的内存块以释放内存。

std::vector 的初始容量和扩容策略取决于具体的实现，但一般来说，std::vector 的初始容量为 0。也就是说，当你创建一个空的 vector 对象时，它通常没有分配任何内存用于存储元素。

初次扩容

std::vector 的初次扩容通常发生在以下几种情况：

添加元素：当你向一个空的 vector 中添加第一个元素时，vector 会进行初次扩容。此时，它会分配一个足够容纳至少一个元素的内存块。许多实现将初始容量设置为较小的值，比如 1 或 4，以提高性能。
构造函数：如果你使用特定构造函数创建 vector，比如 vector(size_type count, const T& value) 或 vector(std::initializer_list<T> init)，vector 会根据提供的初始元素数量预分配内存，以减少后续的扩容次数。