C++经典面试问题1-20

1、new/delete和malloc/free的区别

区别：

    1. new/delete是C++里才有的，而new/delete与malloc/free一个显著的区别在于，new是建造一个对象，并调用对象的构造函数来初始化对象，其实在所有的new操作过程中，总是分为两步的：第一步是申请内存，第二步则是调用构造函数初始化对象。同样，在调用delete的时候，需要先调用析构函数，然后在销毁堆内存。

    2. new/delete通常来说是操作符，就是"+"，"-"一样。 

    3. new/delete是可以重载的，而重载之后，就成为了函数。 

    4. malloc在申请内存的时候，必须要提供申请的长度，而返回的指针是void*型，必须要强转才能成为需要的类型。

    5. 当new/delete在类中被重载的时候，可以自定义申请过程，比如记录所申请内存的总长度，以及跟踪每个对象的指针。 

    6. C++默认的new/delete操作符内部，其实也调用了malloc/free这两个函数。

共同点：

    1. 都必须配对使用，这里的配对使用，可不能理解为一个new/malloc就对应一个delete/free，而是指在作用域内，new/malloc所申请的内存，必须被有效释放，否则将会导致内存泄露。

    2. 都是申请内存，释放内存，free和delete可以释放NULL指针。

注意点：

    1. new/delete与malloc/free不能混合使用，有些人对这个观点持怀疑态度，因为在很多时候，他混合使用之后也没有严重的后遗症，那是因为在通常情况下，new操作符的确调用了malloc这个函数，所以free函数可以正常的释放new出来的内存空间。但这并不能保证所有的new操作符都是调用C++的new的原始操作符，而最常见的是，在类中，我们是可以重载new这个操作符的，这样的话，如果一但在operator=new()函数中调用了其它的申请函数的话东西，free将无法正常工作，或者说也将导致内存泄露。

2、delete和delete []区别

       delete只会调用一次析构函数，而delete[]会调用每一个成员的析构函数。在More Effective C++中有更为详细的解释：“当delete操作符用于数组时，它为每个数组元素调用析构函数，然后调用operator delete来释放内存。”delete与new配套，delete []与new []配套。

MemTest *mTest1=new MemTest[10];

MemTest *mTest2=new MemTest;

Int *pInt1=new int [10];

Int *pInt2=new int;

delete[]pInt1; //1

delete[]pInt2; //2

delete[]mTest1;//3

delete[]mTest2;//4

在4处报错。

       这就说明：对于内建简单数据类型，基本类型的对象没有析构函数，所以回收基本类型组成的数组空间delete和delete[]功能是相同的。但是对于类对象数组，delete和delete[]不能互用。delete[]删除一个数组，delete删除一个指针。简单来说，用new分配的内存用delete删除；用new[]分配的内存用delete[]删除。delete[]会调用数组元素的析构函数。内部数据类型没有析构函数，所以问题不大。如果你在用delete时没用括号，delete就会认为指向的是单个对象，否则，它就会认为指向的是一个数组。

3、C++有哪些性质（面向对象）

封装、继承和多态

       面向对象可以理解成对待每一个问题，都是首先要确定这个问题由几个部分组成，而每一个部分其实就是一个对象。然后再分别设计这些对象，最后得到整个程序。传统的程序设计多是基于功能的思想来进行考虑和设计的，而面向对象的程序设计则是基于对象的角度来考虑问题。这样做能够使得程序更加的简洁清晰。
       说明：编程中接触最多的“面向对象编程技术”仅仅是面向对象技术中的一个组成部分。发挥面向对象技术的优势是一个综合的技术问题，不仅需要面向对象的分析，设计和编程技术，而且需要借助必要的建模和开发工具。
个人认为：可以从项目开发的角度（实践）或面向对象的三大特性（继承、封装、多态）三点入手谈认识。

4、子类析构时要调用父类的析构函数吗？

       析构函数调用的次序是先派生类的析构后基类的析构，也就是说在基类的的析构调用的时候,派生类的信息已经全部销毁了。定义一个对象时先调用基类的构造函数、然后调用派生类的构造函数；析构的时候恰好相反：先调用派生类的析构函数、然后调用基类的析构函数。

5.多态，虚函数，纯虚函数

1、多态：是对于不同对象接收相同消息时产生不同的动作。C++的多态性具体体现在运行和编译两个方面：在程序运行时的多态性通过继承和虚函数来体现；
在程序编译时多态性体现在函数和运算符的重载上；
2、虚函数：在基类中冠以关键字 virtual 的成员函数。它提供了一种接口界面。允许在派生类中对基类的虚函数重新定义。
3、纯虚函数的作用：在基类中为其派生类保留一个函数的名字，以便派生类根据需要对它进行定义。作为接口而存在 纯虚函数不具备函数的功能，一般不能直接被调用。
从基类继承来的纯虚函数，在派生类中仍是虚函数。如果一个类中至少有一个纯虚函数，那么这个类被称为抽象类（abstract class）。

       抽象类中不仅包括纯虚函数，也可包括虚函数。抽象类必须用作派生其他类的基类，而不能用于直接创建对象实例。但仍可使用指向抽象类的指针支持运行时多态性。

6、重载（overload)和重写(overried，有的书也叫做“覆盖”）的区别？

从定义上来说：

1、重载：是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。
2、重写：是指子类重新定义父类虚函数的方法。

从实现原理上来说：

1、重载：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称做修饰，然后这些同名函数就成了不同的函数（至少对于编译器来说是这样的）。如，有两个同名函数：function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的：int_func、str_func。对于这两个函数的调用，在编译器间就已经确定了，是静态的。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定），因此，重载和多态无关！

2、重写：和多态真正相关。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态的调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的（调用的子类的虚函数的地址无法给出）。因此，这样的函数地址是在运行期绑定的（晚绑定）。

7、TCP三次握手

建立TCP连接的过程需要进行三次信息交换，通常称为“三次握手”，示意图如下：

       图中Seq代表TCP段首部中的“序号（Sequence Number）”：是TCP段所发送的数据部分第一个字节的序号。在TCP传送的数据流中，每一个字节都有一个序号。建立连接时，发送方将初始序号（Initial Sequence Number, ISN）填写到第一个发送的TCP段序号中。

       图中Ack代表TCP段首部中的“确认号”：是期望收到对方下次发送的数据的第一个字节的序号，也就是期望收到的下一个TCP段的首部中的序号，等于已经成功收到的TCP段的最后一个字节序号加1。确认号在ACK标志为1时有意义，除了主动发起连接的第一个TCP段不设置ACK标志外，其后发送的TCP段都会设置ACK标志。

三次握手的具体过程阐述如下：

1、客户端主动与服务器联系，TCP首部控制位中的SYN设置为1，发送带有SYN的TCP段，并把初始序号告诉对方。

2、服务器端收到带有SYN的报文，记录客户端的初始序号，选择自己的初始序号，设置控制位中的SYN和ACK。因为SYN占用一个序号，所以确认序号设置为客户端的初始序号加1，对客户端的SYN进行确认。

3、服务器端的报文到达客户端，客户端设置ACK控制位，并把确认号设为服务器的初始序号加1，以确认服务器的SYN报文段，这个报文只是确认信息，告诉服务器已经成功建立了连接。

至此“三次握手”建立连接完成。在TCP连接中，每台主机会创建一个TCB数据结构，存储与连接有关的数据。

8、C++ sizeof问题

在c++面试中，sizeof是经常被问到的概念。

1、问：定义一个空类型，里面没有任何成员变量和成员函数，对该类型求sizeof，结果是多少？

答：结果是1。

2、问：为什么不是0？

答：空类型的实例中不包含任何信息，本来求sizeof应该是0，但是当声明该类型的实例时，它必须在内存中占有一定的空间，否则无法使用这些实例。至于占用多少内存，由编译器决定。Visual Studio中每个空类型的实例占1个字节的空间。

3、问：如果在该类型中添加一个构造函数和析构函数，再对该类型求sizeof，结果是多少？

答：仍然是1。调用构造函数和析构函数只需要知道函数地址即可，而这些函数的地址只与类型相关，与类型的实例无关，编译器不会因为这两个函数而在实例内添加任何额外信息。

4、问：如果把析构函数标记为虚函数呢？

答：c++编译器一旦发现一个类型中有虚函数，就会为该类型生成虚函数表，并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针。在32位的机器上，一个指针占4个字节，因此sizeof结果为4；在64位机器上，一个指针占8个字节，因此sizeof结果为8。

9、什么是虚函数、虚函数的作用

       我们知道，在同一类中是不能定义两个名字相同、参数个数和类型都相同的函数的，否则就是“重复定义”。但是在类的继承层次结构中，在不同的层次中可以出现名字相同、参数个数和类型都相同而功能不同的函数。例如在Circle类中定义了 area函数，在Circle类的派生类Cylinder中也定义了一个area函数。这两个函数不仅名字相同，而且参数个数相同(均为0)，但功能不同，函数体是不同的。前者的作用是求圆面积，后者的作用是求圆柱体的表面积。这是合法的，因为它们不在同一个类中。 编译系统按照同名覆盖的原则决定调用的对象。在程序中用cy1.area( ) 调用的是派生类Cylinder中的成员函数area。如果想调用cy1 中的直接基类Circle的area函数，应当表示为 cy1.Circle::area()。用这种方法来区分两个同名的函数。但是这样做很不方便。
       人们提出这样的设想，能否用同一个调用形式，既能调用派生类又能调用基类的同名函数。在程序中不是通过不同的对象名去调用不同派生层次中的同名函数，而是通过指针调用它们。例如，用同一个语句“pt->display( );”可以调用不同派生层次中的display函数，只需在调用前给指针变量 pt 赋以不同的值(使之指向不同的类对象)即可。
       打个比方，你要去某一地方办事，如果乘坐公交车，必须事先确定目的地，然后乘坐能够到达目的地的公交车线路。如果改为乘出租车，就简单多了，不必查行车路线，因为出租车什么地方都能去，只要在上车后临时告诉司机要到哪里即可。如果想访问多个目的地，只要在到达一个目的地后再告诉司机下一个目的地即可，显然，“打的”要比乘公交车 方便。无论到什么地方去都可以乘同—辆出租车。这就是通过同一种形式能达到不同目的的例子。
        C++中的虚函数就是用来解决这个问题的。虚函数的作用是允许在派生类中重新定义与基类同名的函数，并且可以通过基类指针或引用来访问基类和派生类中的同名函数。

更多可以参考上篇文章：什么是C++虚函数、虚函数的作用和使用方法

10、什么是二叉查找树

空树或者满足下列特点
① 若它的左子树非空，则左子树上所有节点的值均小于根节点的值
② 若它的右子树非空，则右子树上所有节点的值均大于根节点的值
③ 左右子树本身又各是一棵二叉查找树。

11、说出你对remoting 和webservice的理解和应用

1、web服务，是利用SOAP（简单对象访问协议，Simple Object Access Protocol）在HTTP上执行远程方法调用的一种方法，也可以使用WSDL（Web Service Description Language，Web服务描述语言）来完整的描述Web服务，基于XML标准。
2、Remoting，可以用来访问另一个应用程序域中的对象，为客户机和服务器端的.Net应用程序之间的通讯提供了一种更为快速的格式。Remoting体系的主要元素：远程对象，信道，消息，格式标识符，格式标识符提供程序，代理对象，消息接收器，激活器，RemotingConfiguration类,ChannelServices类。

12、函数指针的定义是什么?

A)，char * (*fun1)(char * p1,char * p2);
B)，char * *fun2(char * p1,char * p2);
C)，char * fun3(char * p1,char * p2);
数组参数等效的指针参数
数组的数组：char a[3][4] 数组的指针：char (*p)[10]
指针数组： char *a[5] 指针的指针：char **p
看看上面三个表达式分别是什么意思?
C）：这很容易，fun3 是函数名，p1，p2 是参数，其类型为char *型，函数的返回值为char *
类型。
B)：也很简单，与C）表达式相比，唯一不同的就是函数的返回值类型为char**，是个
二级指针。
A)：fun1 是函数名吗?回忆一下前面讲解数组指针时的情形。我们说数组指针这么定
义或许更清晰：
int (*)[10] p；
       再看看A）表达式与这里何其相似！明白了吧。这里fun1 不是什么函数名，而是一个
指针变量，它指向一个函数。这个函数有两个指针类型的参数，函数的返回值也是一个指
针。同样，我们把这个表达式改写一下：char * (*)(char * p1,char * p2) fun1; 这样子是不
是好看一些呢?只可惜编译器不这么想

13、空指针到底是什么

        语言定义中说明, 每一种指针类型都有一个特殊值—— “空指针” —— 它与同类型的其它所有指针值都不相同, 它“与任何对象或函数的指针值都不相等”。也就是说, 取地址操作符& 永远也不能得到空指针, 同样对malloc() 的成功调用也不会返回空指针, 如果失败, malloc() 的确返回空指针, 这是空指针的典型用法:表示“未分配” 或者“尚未指向任何地方” 的指针。
       空指针在概念上不同于未初始化的指针。空指针可以确保不指向任何对象或函数; 而未初始化指针则可能指向任何地方。
        如上文所述, 每种指针类型都有一个空指针, 而不同类型的空指针的内部表示可能不尽相同。尽管程序员不必知道内部值, 但编译器必须时刻明确需要那种空指针, 以便在需要的时候加以区分

14、数组越界问题

下面这个程序执行后会有什么错误或者效果:

#define MAX 255int main(){    unsigned char A[MAX],i;    for (i=0;i<=MAX;i++)        A[i]=i;}

解答：MAX=255,数组A的下标范围为:0..MAX-1,这是其一,其二 当i循环到255时,循环内执行: A[255]=255;这句本身没有问题，但是返回for (i=0;i<=MAX;i++)语句时,由于unsigned char的取值范围在(0..255),i++以后i又为0了..无限循环下去.
注：char类型为一个字节，取值范围是[-128，127]，unsigned char [0 ,255]

15、C++基础

1、头文件中的 ifndef/define/endif 干什么用?

答：防止该头文件被重复引用。

2、#include     和  #include  “filename.h” 有什么区别?

答： 对于#include  ，编译器从标准库路径开始搜索 filename.h
    对于#include  “filename.h” ，编译器从用户的工作路径开始搜索 filename.h

3、const 有什么用途?（请至少说明两种）

答： （1）可以定义 const 常量
（2）const可以修饰函数的参数、返回值，甚至函数的定义体。被const修饰的东西都受到强制保护，可以预防意外的变动，能提高程序的健壮性。

4、在C++ 程序中调用被 C编译器编译后的函数，为什么要加 extern “C”?

答：C++语言支持函数重载，C语言不支持函数重载。函数被C++编译后在库中的名字与C语言的不同。假设某个函数的原型为： void foo(int x, int y);
该函数被C编译器编译后在库中的名字为_foo，而C++编译器则会产生像_foo_int_int之类的名字。
C++提供了C连接交换指定符号extern“C”来解决名字匹配问题。

16、分别给出BOOL，int，float，指针变量 与“零值”比较的 if 语句（假设变量名为var）

BOOL型变量：if(!var)
int型变量： if(var==0)
float型变量：const float EPSINON = 0.00001;
if ((var >= – EPSINON) && (var <= EPSINON)
指针变量： if(var==NULL)

剖析：

       考查对0值判断的“内功”，BOOL型变量的0判断完全可以写成if(var==0)，而int型变量也可以写成if(!var)，指针变量的判断也可以写成if(!var)，上述写法虽然程序都能正确运行，但是未能清晰地表达程序的意思。
       一般的，如果想让if判断一个变量的“真”、“假”，应直接使用if(var)、if(!var)，表明其为“逻辑”判断；如果用if判断一个数值型变量(short、int、long等)，应该用if(var==0)，表明是与0进行“数值”上的比较；而判断指针则适宜用if(var==NULL)，这是一种很好的编程习惯。
        浮点型变量并不精确，所以不可将float变量用“==”或“！=”与数字比较，应该设法转化成“>=”或“<=”形式。如果写成if (x == 0.0)，就错了。

17、以下为Windows NT下的32位C++程序，请计算sizeof的值

void Func ( char str[100] )
{
      sizeof( str ) = ?
}
void *p = malloc( 100 );
sizeof ( p ) = ?

解答：
sizeof( str ) = 4
sizeof ( p ) = 4

剖析：

Func ( char str[100] )函数中数组名作为函数形参时，在函数体内，数组名失去了本身的内涵，仅仅只是一个指针；在失去其内涵的同时，它还失去了其常量特性，可以作自增、自减等操作，可以被修改。
数组名的本质如下：
（1）数组名指代一种数据结构，这种数据结构就是数组；
例如：
char str[10];
cout << sizeof(str) << endl;
输出结果为10，str指代数据结构char[10]。
（2）数组名可以转换为指向其指代实体的指针，而且是一个指针常量，不能作自增、自减等操作，不能被修改；
char str[10];
str++; //编译出错，提示str不是左值

（3）数组名作为函数形参时，沦为普通指针。
Windows NT 32位平台下，指针的长度（占用内存的大小）为4字节，故sizeof( str ) 、sizeof ( p ) 都为4。

19、写一个“标准”宏MIN，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。另外，当你写下面的代码时会发生什么事?

least = MIN(*p++, b);
解答：
#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))
MIN(*p++, b)会产生宏的副作用

剖析：

这个面试题主要考查面试者对宏定义的使用，宏定义可以实现类似于函数的功能，但是它终归不是函数，而宏定义中括弧中的“参数”也不是真的参数，在宏展开的时候对“参数”进行的是一对一的替换。
程序员对宏定义的使用要非常小心，特别要注意两个问题：
（1）谨慎地将宏定义中的“参数”和整个宏用用括弧括起来。所以，严格地讲，下述解答：
#define MIN(A,B) (A) <= (B) ? (A) : (B)
#define MIN(A,B) (A <= B ? A : B )
都应判0分；
（2）防止宏的副作用。
宏定义#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))对MIN(*p++, b)的作用结果是：
((*p++) <= (b) ? (*p++) : (*p++))
这个表达式会产生副作用，指针p会作三次++自增操作。
除此之外，另一个应该判0分的解答是：
#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B));
这个解答在宏定义的后面加“;”，显示编写者对宏的概念模糊不清，只能被无情地判0分并被面试官淘汰。

20、已知WAV文件格式如下表，打开一个WAV文件，以适当的数据结构组织WAV文件头并解析WAV格式的各项信息。

WAVE文件格式说明表
偏移地址    字节数    数据类型    内 容
文件头     00H    4     Char    “RIFF”标志

04H    4    int32    文件长度
08H    4    Char    “WAVE”标志
0CH    4    Char    “fmt”标志
10H    4         过渡字节（不定）
14H    2    int16    格式类别
16H    2    int16    通道数
18H    2    int16     采样率（每秒样本数），表示每个通道的播放速度
1CH    4    int32    波形音频数据传送速率
20H    2    int16    数据块的调整数（按字节算的）
22H    2         每样本的数据位数
24H    4    Char    数据标记符＂data＂
28H    4    int32    语音数据的长度

解答：
将WAV文件格式定义为结构体WAVEFORMAT：

typedef struct tagWaveFormat{char cRiffFlag[4];UIN32 nFileLen;char cWaveFlag[4];char cFmtFlag[4];char cTransition[4];UIN16 nFormatTag ;UIN16 nChannels;UIN16 nSamplesPerSec;UIN32 nAvgBytesperSec;UIN16 nBlockAlign;UIN16 nBitNumPerSample;char cDataFlag[4];UIN16 nAudioLength;} WAVEFORMAT;

假设WAV文件内容读出后存放在指针buffer开始的内存单元内，则分析文件格式的代码很简单，为：
WAVEFORMAT waveFormat;
memcpy( &waveFormat, buffer,sizeof( WAVEFORMAT ) );
直接通过访问waveFormat的成员，就可以获得特定WAV文件的各项格式信息。