网络上收集的C++常见面试题

1. 进程与线程的关系，图解

进程简单理解就是我们平常使用的程序，进程拥有自己独立的内存空间地址，拥有一个以上的线程。

线程可以理解为轻量级的进程，是程序执行的最小单元。在某个进程启动后，会默认产生一个主线程，主线程可以创建多个子线程，因此线程是存在进程内的，位于一个进程内的线程可以共享部分资源，故线程间的切换比进程少得多。

多线程可以并行、并发执行（如互联网开发中高并发编程技术），可以共享数据和资源，线程间采用多种线程通信方式进行通信。

相关链接：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1630348661230501723&wfr=spider&for=pc

2. 线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系

基本概念：线程，即轻量级进程（LWP:Light Weight Process），是程序执行流的最小单元。一个线程是进程的一个顺序执行流。同类的多个线程共享一块内存空间和一组系统资源，线程本身有一个供程序执行时的堆栈。线程在切换时负荷小，因此，线程也被称为轻负荷进程。一个进程中可以包含多个线程。

在一个进程内部，要同时干多件事情，就需要同时运行多个子任务，我们把进程内的这些子任务叫做线程。

多线程就是为了同步完成多项任务(在单个程序中同时运行多个线程完成不同的任务和工作)，不是为了提高运行效率，而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率。

基本状态：就绪、阻塞和运行三种基本状态。

就绪状态，指线程具备运行的所有条件，逻辑上可以运行，在等待处理机；

运行状态，指线程占有处理机正在运行；

阻塞状态，指线程在等待一个事件（如信号量），逻辑上不可执行。

状态之间的关系参考：线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系

3. https://blog.csdn.net/morewindows/article/details/7392749

4. 多态性可以简单地概括为“一个接口，多种方法”，程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。多态(polymorphisn)，字面意思多种形状。

C++多态性是通过虚函数来实现的，虚函数允许子类重新定义成员函数，而子类重新定义父类的做法称为覆盖(override)，或者称为重写。（这里我觉得要补充，重写的话可以有两种，直接重写成员函数和重写虚函数，只有重写了虚函数的才能算作是体现了C++多态性）而重载则是允许有多个同名的函数，而这些函数的参数列表不同，允许参数个数不同，参数类型不同，或者两者都不同。编译器会根据这些函数的不同列表，将同名的函数的名称做修饰，从而生成一些不同名称的预处理函数，来实现同名函数调用时的重载问题。但这并没有体现多态性。

那么多态的作用是什么呢，封装可以使得代码模块化，继承可以扩展已存在的代码，他们的目的都是为了代码重用。而多态的目的则是为了接口重用。也就是说，不论传递过来的究竟是那个类的对象，函数都能够通过同一个接口调用到适应各自对象的实现方法。

之前学的Direct2D以及Direct3D都是通过接口调用来实现多种方法。

实现多态有两个条件:  一是虚函数重写

　　　　　　　　　   二是对象调用虚函数时必须是指针或者引用

重写 ：子类的函数覆盖父类的函数，子类重新定义父类的虚函数（针对虚函数而言）

常用于继承关系中
特点：
(1)父类和子类函数名相同
(2)父类和子类的参数以及返回值值相同
(3)父类的函数中必须含有virtual关键字。

重载：函数名相同，参数不同。与继承没有直接关联
特点：
(1)相同的作用域 (都在类中，或者类外)
(2)函数名相同
(3)参数不同
(4)virtual关键字可有可无
(5)返回值可以不同

隐藏：子类的函数屏蔽了父类的同名函数。只有是同名函数，没有virtual，不管参数列表是否形同。
           父类的函数都会被隐藏。

(1)不在同一个作用域（分别位于子类和父类）
(2)函数名相同
(3)返回值可以不同
(4)参数可以不同，此时，不论有无 virtual 关键字，基类的函数将被隐藏
     （与重载有区别）
(5)参数相同，但是基类函数没有 virtual关键字。此时，

基类的函数被隐藏（注意与重写的区别）

相关链接：从一个面试题来谈C++的多态性

C++ 多态详解及常见面试题

5. TCP三次握手，四次挥手

TCP/IP协议详解

三次握手：(SYN：同步标志    ACK：确认标志    FIN：结束标志)

（1）第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包（SYN=i）到服务器，并进入到SYN-SEND状态，等待服务器确认

（2）第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN（ack=i+1）,同时自己也发送一个SYN包（SYN=k）,即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN-RECV状态

（3）第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认报ACK（ack=k+1）,此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

四次挥手：

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，Server收到并确认后，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

6. GDI vs Direct2D

• 硬件加速 (硬件越新，加速越快，Direct2D全部都是硬件加速，而GDI和GDI+基本不靠硬件加速)

GDI将其资源（尤其是位图）保留在系统内存中，窗口内容的存储在视频内存表面。GDI使用CPU将大部分渲染执行到光圈存储器，当GDI需要更新窗口内容，也就是需要更新      视频内存时，除非资源已经在光圈存储器段中或者可以直接表示该操作，否则必须通过（bus）总线来完成，最后将结果发送回窗口表面。

而Direct2D就直接在显示适配器上的视频内存中维护其资源，然后将结果呈现在GPU上，然后发送到窗口表面。GDI也有部分api是在GPU上加速的，比如BitBlts，AlphaBlend，TransparentBlt和StretchBlt等。

• Direct2D完全在用户模式下运行。这有助于防止由于内核中的代码缺陷而导致系统崩溃。但是，GDI在内核模式下的会话空间中具有大部分功能，而在用户模式下则具有API界面。
• Direct2D的渲染调用都是到GPU的独立命令流。每个Direct2D工厂代表一个不同的Direct3D设备。GDI对系统上的所有应用程序使用一个命令流。GDI的方法可能导致GPU和CPU渲染上下文开销的累积。

7. TCP协议-如何保证传输可靠性

• 校验和
• 序列号
• 确认应答
• 超时重传
• 连接管理
• 流量控制
• 拥塞控制

8. 虚拟内存（为什么要有虚拟内存）(好文章)

物理内存是有限的，多个进程要运行的时候，很显然内存不够分配。并且操作指令都是直接访问物理内存的，那么我这个进程就可以修改其他进程的数据，这是不合理的。

所以我们需要虚拟内存，进程运行时都会得到4G(32位)的虚拟内存，进程得到的这4G虚拟内存是一个连续的地址空间（这也只是进程认为），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有一部分存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。

进程开始要访问一个地址，它可能会经历下面的过程：(如果面试官问的特别仔细)

• 进程访问地址空间上的某一个地址，都需要把地址翻译为实际物理内存地址
• 所有进程共享这整一块物理内存，每个进程只把自己目前需要的虚拟地址空间映射到物理内存上
• 进程需要知道哪些地址空间上的数据在物理内存上，哪些不在（可能这部分存储在磁盘上），还有在物理内存上的哪里，这就需要通过页表来记录
• 页表的每一个表项分两部分，第一部分记录此页是否在物理内存上，第二部分记录物理内存页的地址（如果在的话）
• 当进程访问某个虚拟地址的时候，就会先去看页表，如果发现对应的数据不在物理内存上，就会发生缺页异常
• 缺页异常的处理过程，操作系统立即阻塞该进程，并将硬盘里对应的页换入内存，然后使该进程就绪，如果内存已经满了，没有空地方了，那就找一个页覆盖，至于具体覆盖的哪个页，就需要看操作系统的页面置换算法是怎么设计的了。

9. 纯虚函数只能被继承，无法被实例化。纯虚函数用来定义没有意义的实现，用于抽象类中需要交给派生类具体实现的方法。

因为虚函数都是采用的虚函数列表来进行的，如果是纯虚函数的话，该表指向一个不存在的函数，所以实例化被禁止。简单来说，就是 如果基类中含有纯虚函数，都不能实例化，在继承了该基类中的派生类中，如果不对该函数进行改写，也不能实例化。

小知识：纯虚函数还有利于检查基类的虚函数是否定义，比如有些时候我们使用虚函数光声明，但是没有定义的话，编译器就会报错。 使用了纯虚函数就不会报错了。

virtual void show() = 0; //纯虚函数

10. 虚函数列表的一些知识

一个类存在虚函数，那么编译器就会为这个类生成一个虚表，在虚表里存放的是这个类所有虚函数的地址。当生成类对象的时候，编译器会自动的将类对象的前四个字节设置为虚表的地址，而这四个字节就可以看作是一个指向虚表的指针。虚表里依次存放的是虚函数的地址，每个虚函数的地址占4个字节。

11. 广度优先搜索和深度优先搜索

这类概念经常在遍历文件或者遍历文件夹上用到。

12. 为什么需要内存对齐？

• 某些处理器只能存取对齐的数据，存取非对齐的数据可能会引发异常；
• 某些处理不能保证在存取非对齐数据的时候的操作是原子操作；
• 相比于存取对齐的数据，存取非对齐数据需要额外花费更多的时钟周期；
• 有些处理器虽然支持非对齐数据访问，但是会引发对齐陷阱；
• 某些处理只支持简单数据指令非对齐存取，不支持复杂数据指令非对齐存取。

总结起来就是两个大的原因：提升效率和避免出错。

13. C++中的static关键字

静态全局变量有以下特点：

• 该变量在全局数据区分配内存；
• 未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化）；
• 静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的；　

静态局部变量有以下特点：
    （1）该变量在全局数据区分配内存；
    （2）静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
    （3）静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为0；
    （4）它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束；

关于静态成员函数，可以总结为以下几点：

• 出现在类体外的函数定义不能指定关键字static；
• 静态成员之间可以相互访问，包括静态成员函数访问静态数据成员和访问静态成员函数；
• 非静态成员函数可以任意地访问静态成员函数和静态数据成员；
• 静态成员函数不能访问非静态成员函数和非静态数据成员；
• 由于没有this指针的额外开销，因此静态成员函数与类的全局函数相比速度上会有少许的增长；
• 调用静态成员函数，可以用成员访问操作符(.)和(->)为一个类的对象或指向类对象的指针调用静态成员函数，也可以直接使用如下格式：

＜类名＞::＜静态成员函数名＞（＜参数表＞）
           调用类的静态成员函数。