C++

多态与虚函数

• 什么是多态？C++的多态是如何实现的？

答：所谓多态，就是同一个函数名具有多种状态，或者说一个接口具有不同的行为；C++的多态分为编译时多态和运行时多态，编译时多态也称为为静态联编，通过重载和模板来实现，运行时多态称为动态联编，通过继承和虚函数来实现。

• 虚函数的实现机制是什么？

答：虚函数是通过虚函数表来实现的，虚函数表包含了一个类(所有)的虚函数的地址，在有虚函数的类对象中，它内存空间的头部会有一个虚函数表指针(虚表指针)，用来管理虚函数表。当子类对象对父类虚函数进行重写的时候，虚函数表的相应虚函数地址会发生改变，改写成这个虚函数的地址，当我们用一个父类的指针来操作子类对象的时候，它可以指明实际所调用的函数。

• 虚函数是存在类中还是类对象中（即是否共享虚表）？

答：存在类中，不同的类对象共享一张虚函数表(为了节省内存空间)。

• 在基类的构造函数和析构函数中调用虚函数会怎么样？

答：语法上没有问题，但从效果上看，不能实现多态；因为调用构造函数的时候，是先进行父类成分的构造，再进行子类的构造。在父类构造期间，子类的特有成分还没有被初始化，此时下降到调用子类的虚函数，使用这些尚未初始化的数据一定会出错；同理，调用析构函数的时候，先对子类的成分进行析构，当进入父类的析构函数的时候，子类的特有成分已经销毁，此时是无法再调用虚函数实现多态的。

• 虚函数关键字virtual能加到构造函数和析构函数前面吗？

构造函数不行。当构造函数被调用时，基类的构造函数已经开始执行，但派生类的构造函数尚未执行。因此，虚函数的动态绑定机制并不会生效。

析构函数可以。将析构函数声明为虚函数可以确保当通过基类指针删除对象时，派生类的析构函数会被正确调用（而不是调用基类虚构函数），确保派生类的资源被清理。

关键字

new和malloc

C使用malloc/free，C++使用new/delete，前者是C语言中的库函数，后者是C++语言的运算符，对于自定义对象，malloc/free只进行分配内存和释放内存，无法调用其构造函数和析构函数，只有new/delete能做到，完成对象的空间分配和初始化，以及对象的销毁和释放空间，不能混用，具体区别如下：

（1）new分配内存空间无需指定分配内存大小，malloc需要；

（2）new返回类型指针，类型安全，malloc返回void*，再强制转换成所需要的类型；

（3）new是从自由存储区获得内存，malloc从堆中获取内存；

（4）对于类对象，new会调用构造函数和析构函数，malloc不会。

static

static即静态的意思，可以对变量和函数进行修饰。分三种情况：

（1）当用于文件作用域的时候（即在.h/.cpp文件中直接修饰变量和函数），static意味着这些变量和函数只在本文件可见，其他文件是看不到也无法使用的，可以避免重定义的问题。

（2）当用于函数作用域时，即作为局部静态变量时，意味着这个变量是全局的，只会进行一次初始化，不会在每次调用时进行重置，但只在这个函数内可见。

（3）当用于类的声明时，即静态数据成员和静态成员函数，static表示这些数据和函数是所有类对象共享的一种属性，而非每个类对象独有。

（4）static变量在类的声明中不占用内存，因此必须在.cpp文件中定义类静态变量以分配内存。文件域的静态变量和类的静态成员变量在main执行之前的静态初始化过程中分配内存并初始化；局部静态变量在第一次使用时分配内存并初始化。

智能指针

内容

智能指针主要解决一个内存泄露的问题，它可以自动地释放内存空间。因为它本身是一个类，当函数结束的时候会调用析构函数，并由析构函数释放内存空间。智能指针分为共享指针(shared_ptr), 独占指针(unique_ptr)和弱指针(weak_ptr)：

（1）shared_ptr ，多个共享指针可以指向相同的对象，采用了引用计数的机制，当最后一个引用销毁时，释放内存空间；

（2）unique_ptr，保证同一时间段内只有一个智能指针能指向该对象（可通过move操作来传递unique_ptr）；

（3）weak_ptr，用来解决shared_ptr相互引用时的死锁问题，如果说两个shared_ptr相互引用,那么这两个指针的引用计数永远不可能下降为0,资源永远不会释放。它是对对象的一种弱引用，不会增加对象的引用计数，和shared_ptr之间可以相互转化，shared_ptr可以直接赋值给它，它可以通过调用lock函数来获得shared_ptr。

只要使用智能指针，一定不会发生内存泄漏吗

在某些情况下，即使使用智能指针，也可能发生内存泄漏。以下是几种可能导致内存泄漏的情况：

1. 循环引用（Cyclic References）：当两个或多个 shared_ptr 相互持有对方的引用时，它们之间会形成一个循环引用，这样就会导致它们的引用计数永远不会归零，从而无法释放内存。

   为打破循环引用，可以使用 std::weak_ptr。weak_ptr 不参与引用计数，因此不会增加对象的引用计数，避免了循环引用的发生。

2. shared_ptr 的不当使用：手动管理一个对象的内存，或者 shared_ptr 被错误地拷贝或赋值，可能会造成预期外的行为。

3. 忘记释放资源（管理其他资源）：智能指针管理的是内存，但如果对象管理了其他资源（如文件句柄、网络连接等），智能指针并不会自动管理这些资源，可能会导致资源泄漏。

   对于非内存资源，可以通过自定义删除器（deleter）来确保这些资源在智能指针生命周期结束时被正确释放。

编译链接原理

答：包括四个阶段：预处理阶段、编译阶段、汇编阶段、连接阶段。

（1）预处理阶段处理头文件包含关系，对预编译命令进行替换，生成预编译文件；

（2）编译阶段将预编译文件编译，生成汇编文件（编译的过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码)；

（3）汇编阶段将汇编文件转换成机器码，生成可重定位目标文件（.obj文件）（汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可）；

（4）链接阶段，将多个目标文件和所需要的库连接成可执行文件（.exe文件）。

内存问题

内存分区

（1）堆，使用malloc、free动态分配和释放空间，能分配较大的内存；

（2）栈，为函数的局部变量分配内存，能分配较小的内存；

（3）全局/静态存储区，用于存储全局变量和静态变量；

（4）常量存储区，专门用来存放常量；

（5）自由存储区：通过new和delete分配和释放空间的内存，具体实现可能是堆或者内存池。

内存对齐

内存泄漏

内存泄漏是 C++ 编程中常见且严重的问题，会导致程序性能下降、崩溃或系统资源耗尽。要解决内存泄漏问题，可以通过以下方式：

• 使用智能指针来自动管理内存。
• 小心指针的使用，避免丢失引用。
• 手动释放动态分配的内存。
• 使用工具如 Valgrind 和 AddressSanitizer 检查内存泄漏。
• 遵循 RAII 模式和避免循环引用。

其他内存问题

1. 野指针：重复释放同一块内存；

Js

1. 面试官：什么是防抖和节流？有什么区别？如何实现？ | web前端面试 - 面试官系列 (vue3js.cn)

参考资料

• 【游戏开发面经汇总】- 计算机基础篇 - 知乎 (zhihu.com)