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C++ 面试问题整理

以下是常见的 C++ 面试问题及其答案，涵盖内存管理、并发、网络协议、数据库等多个方面，适合复习或面试准备。

基础问题简答

1. 内存对齐

• 作用：提高 CPU 访问效率，避免跨对齐边界访问导致性能下降或硬件错误。
• 实现：编译器通过插入填充字节，使数据按类型对齐（如 int 按 4 字节对齐）；可用 #pragma pack(n) 或 alignas(n) 控制。
• 示例：

  struct A { char a; int b; short c; }; // sizeof(A) = 12，填充 3+2 字节
  

2. this 指针

• 作用：指向当前对象实例，用于访问成员变量和方法，支持链式调用。
• 实现：编译器隐式传递，成员函数接收 this 作为隐藏参数（如 void A::func(A* this)）。
• 示例：

  class A { int x; void set(int x) { this->x = x; } };
  

3. 在成员函数中删除 this

• 后果：释放对象内存，后续访问会导致未定义行为（如崩溃）。
• 注意：仅适用于动态分配对象，需立即返回避免继续使用。
• 示例：

  class A { void destroy() { delete this; return; } };
  

4. 引用占用内存吗？

• 答案：通常不占额外内存（作为别名优化掉），但在类成员等场景可能占用指针大小（4/8 字节）。
• 示例：

  int a = 10; int& ref = a; // ref 不占额外空间
  

5. C++ 越界访问场景

• 数组越界（如 arr[10] 访问大小为 5 的数组）。
• 野指针或已释放内存访问。
• 容器操作（如 vector 的 operator[] 未检查边界）。
• 示例：

  int arr[5]; arr[10] = 1; // 未定义行为
  

6. 进程通信方式

• 管道（匿名/命名）、消息队列、共享内存、信号量、套接字、信号、mmap 文件映射、Unix 域套接字。

7. 无锁队列实现

• 方法：基于原子操作（如 CAS）管理头尾指针。
• 示例：

  std::atomic<Node*> head; // 使用 CAS 更新
  

8. ping 在哪一层？实现原理？

• 层级：网络层（ICMP 协议）。
• 原理：发送 ICMP Echo 请求，接收 Echo 响应，计算 RTT 判断连通性。

9. HTTPS 流程

1. 客户端发送 ClientHello（TLS 版本、加密套件）。
2. 服务器返回 ServerHello 和证书。
3. 客户端验证证书，生成预主密钥并加密发送。
4. 双方派生对称密钥，加密通信。

10. GDB 使用及 CPU 高使用定位

• 使用：gdb attach <PID>，thread apply all bt 查看堆栈。
• 定位：top -H 找高 CPU 线程，gdb 分析热点代码。

11. 智能指针

• shared_ptr：引用计数，共享所有权。
• unique_ptr：独占所有权，支持移动。
• weak_ptr：解决循环引用。

12. 右值引用与移动语义

• 右值引用（&&）：绑定临时对象。
• 移动语义：通过右值引用转移资源，避免深拷贝。
• 差异：右值引用是语法手段，移动语义是优化策略。

13. coredump 与 minidump 区别

• coredump：完整内存转储，文件大。
• minidump：精简转储，仅关键信息。

14. 设计模式

• 单例：确保唯一实例。
• 工厂：封装对象创建。
• 观察者：事件通知。
• 策略：算法切换。

扩展问题详解

0. 自我介绍 + 项目介绍 + 问题解决

• 示例：我是某公司开发，参与过高并发服务器项目，遇到内存泄漏问题。用 valgrind 定位，优化资源释放逻辑解决。

1. 智能指针详解

• 出现原因：避免裸指针的内存泄漏和悬空指针问题。
• 性能开销：shared_ptr 有引用计数开销（原子操作），unique_ptr 无额外开销。
• 支持类型：任意类型（内置类型、类、指针等）。

2. STL 容器底层原理

• vector：动态数组，连续内存，容量翻倍增长。
• list：双向链表，支持快速插入删除。
• map：红黑树，键值对有序存储。

3. B+ 树详解

• 结构：多叉树，叶子节点存储数据，非叶子节点存储索引。
• 特点：叶子节点双向链表（InnoDB），支持范围查询。
• 优势：减少 IO，提升查询效率。

4. 线程创建方式

• std::thread：C++11 标准。
• pthread_create：POSIX 线程。
• 示例：

  std::thread t([]{ std::cout << "Thread\n"; });
  

5. DFS 和 BFS 过程

• DFS（深度优先搜索）：递归或栈，深入一条路径。
• BFS（广度优先搜索）：队列，按层遍历。

malloc / free vs new / delete

• malloc / free：C 风格，仅分配/释放内存，不调用构造/析构。
• new / delete：C++ 风格，分配内存并调用构造/析构。
• 示例：

  int* p = new int(10); delete p;
  

shared_ptr 线程安全吗？

• 引用计数：线程安全（原子操作）。
• 对象访问：不安全，需外部加锁。
• 示例：

  std::shared_ptr<int> sp = std::make_shared<int>(10);
  

内存对齐详解

• 作用：提高 CPU 访问效率，避免硬件错误。
• 实现：
  • 默认对齐：按类型大小（如 int 4 字节）。
  • 控制：#pragma pack(n) 或 alignas(n)。
• 示例：

  #pragma pack(2)
  struct A { char a; int b; }; // sizeof(A) = 6
  

右值引用 vs. 移动语义详解

• 右值引用（&&）：绑定临时对象，允许修改。
• 移动语义：转移资源，避免拷贝。
• 示例：

  std::string s1 = "Hello";
  std::string s2 = std::move(s1); // s1 变空
  

this 指针详解

• 作用：访问当前对象，支持链式调用。
• 实现：隐式参数，编译器传递。
• 示例：

  class A { A& set(int x) { this->x = x; return *this; } };
  

delete this 详解

• 后果：释放对象内存，后续访问未定义。
• 正确用法：动态对象，删除后立即返回。
• 示例：

  class A { void destroy() { delete this; } };
  

引用占用内存详解

• 一般情况：不占内存（优化为别名）。
• 特殊情况：类成员引用占指针大小。
• 示例：

  struct A { int& ref; A(int& r) : ref(r) {} };
  

越界访问详解

• 场景：数组越界、野指针、容器操作错误。
• 避免：边界检查，使用 at()。
• 示例：

  std::vector<int> v{1, 2}; v.at(5); // 抛异常
  

无锁队列详解

• 实现：原子操作（如 CAS）管理指针。
• 示例：

  std::atomic<Node*> head; // CAS 更新
  

ping 详解

• 层级：网络层（ICMP）。
• 原理：发送 Echo 请求，接收 Echo 响应。
• 示例：

  ping 8.8.8.8
  

HTTPS 流程详解

• 步骤：
  1. ClientHello：发送 TLS 参数。
  2. ServerHello：返回证书。
  3. 密钥交换：生成对称密钥。
  4. 加密通信。

定位 new 详解

• 定义：在已有内存上构造对象。
• 用途：内存池、嵌入式系统。
• 示例：

  char buf[sizeof(int)]; int* p = new (buf) int(42);
  

线程池优点

• 复用线程，减少创建销毁开销。
• 控制线程数，避免上下文切换。
• 任务队列提升吞吐量。

TCP 三次握手与四次挥手

• 三次握手：建立连接，交换 ISN、窗口大小。
• 四次挥手：确保数据传输完成，防止丢失。

服务器使用守护进程

• 优点：后台运行，独立环境，持续服务。
• 示例：Nginx、MySQL。

InnoDB vs MyISAM

• InnoDB：事务支持，行级锁，崩溃恢复。
• MyISAM：读性能高，表级锁，无事务。

索引的作用

• 提高查询速度，加速排序和 JOIN。
• 示例：

  CREATE INDEX idx ON table(col);
  

高精度加法

• 实现：字符串模拟，处理进位。
• 应对非法输入：校验数字格式，去除前导零。
• 示例：

  string add(string a, string b);
  

锁机制

• 类型：互斥锁、读写锁、自旋锁。
• 示例：

  std::mutex mtx; std::lock_guard lock(mtx);
  

TCP 三次握手额外信息

• 交换 ISN、窗口大小、MSS、时间戳等。
• 示例：

  SYN(seq=x) -> SYN-ACK(seq=y, ack=x+1)
  

B+ 树详解

• 叶子节点：InnoDB 中双向链表，页内单向。
• 链表类型：
  • 单向：节省空间。
  • 双向：支持范围查询。
  • 循环：轮询调度。

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