Graphics Software面试准备

个人针对芯片公司的Graphics Software岗位的面试笔记，主要分为4部分：c++基础，图形学基础，图形API

c++基础

此部分综合了网络上的c++面经、笔记以及个人在面试中遇到的问题。

Part1：class相关

1. 纯虚函数可以有实现吗？
   答：语法层面来讲可以有，但是一个类只要含有纯虚函数就变成了抽象类，为纯虚函数提供实现也无法实例化。纯虚函数由继承该类的子类实现，子类可以实例化。
2. 定义一个空类，有哪些默认的函数？
   默认构造函数
   默认拷贝构造函数
   默认析构函数
   默认重载赋值运算符函数
   默认重载取址运算符函数
   默认重载取址运算符const函数
   默认移动构造函数（C++11）
   默认重载移动赋值操作符函数（C++11）。
3. 析构函数为什么要设置成虚函数？构造函数可以是虚函数吗？
   构造函数不能是虚函数，编译会报错。每个对象的虚函数表是在构造函数中初始化的，因此构造函数不能是虚函数。析构函数一般都是虚函数，当一个基类指针指派生类对象时，通过该指针调用对象时就可以调用到子类的析构函数，从而释放所有资源。
4. 虚函数的实现原理？
   虚函数通过虚函数表实现，有以下几个注意点：
   1）虚函数表是编译器在编译时期为我们创建好的, 只存在一份。
   2）定义类对象时, 编译器自动将类对象的__vfptr指向这个虚函数表。 3）vfptr是指向函数指针数组的指针，const void**，指针指向的内容不可更改。
   4）如果派生类实现了基类的某个虚函数，则在虚表中覆盖原本基类的那个虚函数指针，在编译时根据类的声明创建。 5）编译器生成虚表-（指针数组）》开辟内存-》写入虚表（吧虚表写入到内存中）-》构造函数-》调用虚函数。 6）构造函数内部调用虚函数，语法层面是允许的，但调用虚函数只能调用该类的虚函数，无法实现多态。
5. 内联函数可以是虚函数吗？
   虚函数可以是内联函数，内联是可以修饰虚函数的，但是当虚函数表现多态性的时候不能内联。内联是在编译期建议编译器内联，而虚函数的多态性在运行期，编译器无法知道运行期调用哪个代码，因此虚函数表现为多态性时（运行期）不可以内联。
6. 为什么类的成员模版函数不能是虚函数？
   因为模板函数可以有无数个实例，所以编译器在编译时无法为其生成一个确定的虚函数表条目，无法确定需要调用哪个特定的模板实例。
7. 隐藏是什么？
   派生类的函数屏蔽了基类的同名函数，只需要函数名字相同，无论参数列表是否相同，其基类函数都会被隐藏。
8. 空类的大小是？
   1字节。要求每个对象必须具有独一无二的内存地址。
9. 在成员函数中调用delete this会发生什么
   在类对象的内存空间中，只有数据成员和虚函数表指针，并不包含代码内容，类的成员函数单独放在代码段中。当调用delete this时，类对象的内存空间被释放。在delete this之后进行的其他任何函数调用，只要不涉及到this指针的内容，都能够正常运行。对象不可以使用。一旦涉及到this指针，如操作数据成员，调用虚函数等，就会出现不可预期的问题。
10. 在类的析构函数中调用delete this会发生什么？
    栈溢出。delete关键字会调用类的析构函数，从而造成栈溢出。
11. 为什么成员初始化列表会快一些？
    对于类型，它少了一次调用构造函数的过程，而在函数体中赋值则会多一次调用。而对于内置数据类型则没有差别。

Part2：语言基础

1. 引用的本质是什么？引用和指针的区别是什么？
   可以将引用理解为一个对象的别名，引用在底层是通过指针实现的，const ptr*。引用在创建时必须被初始化，不能为NULL，在初始化之后不能进行更改。

2. volatile关键字
   volatile 关键字声明的变量，每次访问时都必须从内存中取出值，告诉编译器不应对这样的对象进行优化。const 可以是 volatile （如只读的状态寄存器）。

3. sizeof
   数组作为参数传入函数后会退化为指针，sizeof的结果是指针的大小。当数组直接作为 sizeof 的参数时，返回的是数组占据内存空间的大小。

4. c++字节序列
   大端：高位字节在低地址，低位字节在高地址。
   小端：低位低地址，高位高地址

5. 左值和右值
   左值是可以取地址的，而右值不可以。
   右值引用和move语句结合使用可以避免拷贝。

6. 引用折叠
   T& & -> T&
   T& && -> T&
   T&& & -> T&
   T&& && -> T&&
   万能引用

template <typename T>
void MyFunc(T&& value) {
}

7. c++内存模型
   1）堆
   2）栈
   3）自由存储区 new/delete
   4）常量存储区
   5）全局/静态存储区

8. typedef vs #define

• 用法不同：typedef 用来定义一种数据类型的别名，增强程序的可读性。define 主要用来定义 常量，以及书写复杂使用频繁的宏。
• 执行时间不同：typedef 是编译过程的一部分，有类型检查的功能。define 是宏定义，是预编译的部分，其发生在编译之前，只是简单的进行字符串的替换，不进行类型的检查。
• 作用域不同：typedef 有作用域限定。define 不受作用域约束，只要是在define 声明后的引用 都是正确的。
• 对指针的操作不同：typedef 和define 定义的指针时有很大的区别。

9. 静态链接库和动态链接库

• 在链接阶段，会将汇编生成的目标文件.o与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。因此对应的链接方式称为静态链接。
• 动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入。不同的应用程序如果调用相同的库，那么在内存里只需要有一份该共享库的实例，规避了空间浪费问题。

STL相关

1. std::vector
   1）vector底层通过动态数组实现，空间不够时会进行扩容，将空间扩大为原来的1.5倍，将原有数据拷贝到新的空间中，释放原来占据的空间。
   2）reserve和resize：reserve只改变capacity，但是不改变size。resize(n)将size变为n，若原有的capacity<n，则改变capacity。
   3）迭代器：插入和删除元素都可能导致迭代器失效（开辟新的空间，导致原地址失效）。使用迭代器删除元素时，it = vec.erase(it);

2. 红黑树和AVL树
   stl中的map和set都是基于红黑树实现，每个节点是红色或者黑色，根结点和叶子结点都是黑的，如果一个节点是红色的，那么它的两个子节点都是黑色的。
   AVL树是一棵二叉搜索树，每个结点的左右子树的高度之差的绝对值（平衡因子）最多为1。
   AVL 树比红黑树更加平衡，但AVL树在插入和删除的时候也会存在大量的旋转操作。所以当你的应用涉及到频繁的插入和删除操作，切记放弃AVL树，选择性能更好的红黑树；当然，如果你的应用中涉及的插入和删除操作并不频繁，而是查找操作相对更频繁，那么就优先选择 AVL 树进行实现。

图形学基础

芯片公司的graphics software岗位要求对图形学相关的基础知识有一定了解。下面总结一些常见的图形学问题。

1. 渲染管线
2. ShadowMap原理、常见的问题以及解决方案
3. PBR
4. Anti-Aliasing
5. Culling
   更多内容可参考图形学面经，总结的很全面。

图形API相关

本人主要学习了Vulkan API，在这里总结一下常见的面试问题。

1. Vulkan画一个三角形需要哪些步骤？
   考察Vulkan中的基础概念。

• VkInstance
• VkDevice
• VkQueue
• VkSwapchain
• VkCommandPool & VkCommandbuffer
• VkRenderPass & VkFramebuffer
• VkPipeline & VkPiplineLayout & PSO & VkDescriptorSet VkDescriptorSetLayout VkDescriptorPool
• VkSemaphore VkFence Barrier

2. Vulkan中的多线程渲染
   Secondary commandbuffer, 多线程
3. Vulkan PSO
   构建Pipeline需要Pipeline State Objects，包括fixed function的设置、shader设置、pipelineLayout设置，重复利用PSO可以提升性能。
4. Vulkan Performance Optimization
5. Variable rate shading
6. RayTracing API