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C++面试题总结

news 来源：原创 2025/5/13 19:30:23

1. c++ 内存模型

栈

存放局部变量，大小受限一般为2M，由编译器自动管理其内存

堆

存放new创建的对象，需要手动创建和释放内存

全局/静态区

存放全局及静态变量，又分为两块

bss段	存储未初始化的全局和静态变量
数据段	存储初始化后的全局和静态变量

代码段

存放代码和const常量，是只读的

2. STL介绍

STL包含六大组件：容器、算法、迭代器、仿函数、空间置配器、适配器

2.1 容器

关联性容器

有序关联容器	底层基于红黑树 map、set、multimap、multiset
无序关联容器	底层基于哈希表 unordered_map、unordered_set、unordered_multimap、unordered_set

序列式容器

vector	底层动态数组，随机访问较快，插入删除较慢
forward_list	底层单向链表，随机访问较慢，插入删除较快
list	双向链表，适合频繁插入删除
array	固定大小数组，访问较快
deque	双端队列，随机访问快尾部插入删除快，中间插入删除慢

容器适配器

对 vector、deque 或 list 进行封装

stack	底层是deque，先进后出
queue	底层是deque，先进先出

2.2 算法

常用的有：sort、reserve、sum、find

2.3 迭代器

本质是一个模板类，通过重载了指针的一些操作符模拟了指针的一些功能，迭代器返回的是对象引用而不是对象的值

2.4 仿函数

是一种特殊的类或结构体，通过重载operator（）操作符，使得类能够像函数一样被调用，可以和算法一起结合使用

// 定义一个仿函数类
class Add {
public:
    int operator()(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};

// 自定义比较仿函数（降序排序）
struct Compare {
    bool operator()(int a, int b) {
        return a > b;
    }
};

int main() {
    Add add;  
    std::cout << add(3, 5) << std::endl;  // 输出 8
    std::vector<int> vec = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), Compare()); // 使用仿函数进行排序

    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}

相比匿名函数，仿函数可以有更复杂的逻辑封装，有成员变量可以保持数据状态。

2.5 空间配置器

通常容器的空间配置器使用std::allocator 进行内存管理，当然也可以自定义allocator。vecor、list、map默认使用allocator作为内存分配工具。

操作	std::allocator	自定义 Allocator
内存分配	`allocate(n)`	通过 `::operator new`
构造对象	`construct(p, args...)`	`new (p) T(args...)`
销毁对象	`destroy(p)`	调用 `p->~T()`
释放内存	`deallocate(p, n)`	通过 `::operator delete`
适用场景	STL 容器默认使用	适用于特定性能优化

由于频繁创建和销毁对象会消耗大量资源，降低程序性能，产生内存碎片，而内存池解决了这一问题；预先分配一块内存，使用时从内存池中取出，不需要时放回内存池，省去创建和销毁的开销，提供程序效率，减少内存锁片。

自定义内存池可以使用自定义链表结构体、或基于allocator，allocator的每个内存大小相同，总内存块固定。

3. 多线程

线程是任务调度的基本单位，进程是操作系统分配内存的基本单位；一个进程可以包含多个线程；同一个进程下的线程共享同一个内存空间，不同进程间内存不共享

3.1 线程定义

#include <iostream>
#include <thread>

void hello() {
    std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(hello);  // 创建线程
    t.join();  // 等待线程执行完毕
    return 0;
}

t.join()：阻塞主线程，等待 t 执行完成，

如果不想等待线程执行完毕，可以使用 detach() 让线程独立运行，detach之后就能够被join