C++面试基础篇(一）

1. static关键字的作用

（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）
 作用域：全局静态变量在声明他的文件之外是不可见的，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
作用域：作用域仍为局部作用域，当定义它的函数或者语句块结束的时候，作用域结束。但是当局部静态变量离开作用域后，并没有被销毁，而是仍然驻留在内存中，只不过我们不能再对它进行访问，直到该函数再次被调用，并且值不变。

（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情况下都是extern的，但是静态函数只能在声明它的文件中可见，不能被其他文件所用。
函数的实现使用static修饰，那么这个函数只可以在本cpp内使用，不会同其他cpp中的同名函数引起冲突。
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，如果你要在多个cpp中复用该函数，就把它的声明提到头文件里去，否则cpp内部声明需加上static修饰。

（4）类的静态成员

在类中，静态成员可以实现多个对象之间的数据共享，并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。因此，静态成员是类的所有对象中共享的成员，而不是某个对象的成员，对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象公用。

（5）类的静态函数

静态成员函数和静态数据成员一样，他们都属于类的静态成员，他们都不是对象成员，因此，对静态成员的引用不需要用对象名。
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，可以引用类中声明的静态成员。如果静态成员函数中要引用非静态成员时，可以通过对象来引用。可以从中看出，调用静态成员函数使用如下格式：<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++具有封装、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，比如强制类型转换， C++支持范式编程，比如模板类，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
用于各种隐私转换，比如非const转const， void*转指针等， static_cast 能用于多态向上转化，如果向下转能成功但是不安全，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。  他通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能够向下转换。
4）reinterpret_cast
几乎什么都可以转，比如将int转指针，可能会出问题，尽量少用。
5）为什么不用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). 指针有自己的一块空间，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). 指针可以被初始化为NULL，而引用必须被初始化且必须是一个已有对象的引用
4). 作为参数传递时，指针需要被解引用才可以对对象进行操作，而直接对引用的修改都会改变引用所指向的对象。
5). 可以有const指针，但是没有const引用
6). 指针在使用中可以指向其他对象，但是引用只能是一个对象的引用，不能被改变
7). 指针可以有多级指针(**p )，而引用止于一级
8). 指针和引用使用++运算符的意义是不一样的
9). 如果返回动态内存分配的对象或者内存，必须使用指针，引用可能引起内促泄露。

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支持并且最后一个已经被C++11抛弃。
智能指针的作用是管理一个指针，因为存在以下这种情况：申请的空间在函数结束时忘记释放，造成内存泄露。使用智能指针可以很大程度上的避免这个问题。因为智能指针就是一个类，当超出了类的作用域时，类会自动调用析构函数，析构函数会自动释放资源。所以智能指针的作用原理就是在函数结束时自动释放内存空间。不需要手动释放内存空间。
1). auto_ptr（C++11已经抛弃）
采用所有权模式

    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的所有权，但是当程序运行时访问p1将会报错。所以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可以指向该对象。它对于避免资源泄漏（例如：以new创建对象以后因为发生异常而忘记调用delete）特别有用。

采用所有权模式，还是上面那个例子

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不再指向有效数据的问题。因此，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 赋值给另一个时，如果源 unique_ptr 是个临时右值，编译器允许这么做；如果源 unique_ptr 将存在一段时间，编译器将禁止这么做，比如：

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)，这可能导致危害。而#2不会留下悬挂的unique_ptr，因为它调用 unique_ptr 的构造函数，该构造函数创建的临时对象在其所有权让给 pu3 后就会被销毁。这种随情况而已的行为表明，unique_ptr 优于允许两种赋值的auto_ptr 。

注：如果确实想执行类似与#1的操作，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()，让你能够将一个unique_ptr赋给另一个。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。多个智能指针可以指向相同对象，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就可以看出了资源可以被多个指针共享，它使用计数机制来表明资源被几个指针共享。可以通过成员函数use_count()来查看资源的所有者个数。除了可以通过new来构造，还可以通过传入auto_ptr, unique_ptr,weak_ptr来构造。当我们调用release()时，当前指针会释放资源所有权，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 在对象所有权上的局限性(auto_ptr 是独占的), 在使用引用计数的机制上提供了可以共享所有权的智能指针。

成员函数：
use_count 返回引用计数的个数
unique 返回是否是独占所有权( use_count 为 1)
swap 交换两个 shared_ptr 对象(即交换所拥有的对象)
reset 放弃内部对象的所有权或拥有对象的变更, 会引起原有对象的引用计数的减少
get 返回内部对象(指针), 由于已经重载了()方法, 因此和直接使用对象是一样的.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 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。weak_ptr是用来解决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。

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;
}

可以看到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，但是两者引用计数还是为1，导致跳出函数时资源没有被释放（A B的析构函数没有被调用），如果把其中一个改为weak_ptr就可以了，我们把类A里面的shared_ptr pb_; 改为weak_ptr pb_; 运行结果如下，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得到释放，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得到释放。

注意的是我们不能通过weak_ptr直接访问对象的方法，比如B对象中有一个方法print(),我们不能这样访问，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();