秋招日寄|嵌入式模拟面试拷打|20240918

1. push_back() 左值和右值的区别是什么？

左值：当传递一个左值给 push_back() 时，push_back 会调用拷贝构造函数，将对象复制到 vector 的最后一个位置。

右值：当传递一个右值给 push_back() 时，如果存在右值引用版本的 push_back()，它会调用移动构造函数，避免不必要的拷贝，从而提高性能。

深入分析：左值和右值的处理方式是 C++ 的核心特性之一，特别是在资源管理和性能优化时，移动语义的引入极大提高了容器类（如 vector）的效率。对资源占用较高的对象使用右值引用和移动构造，可以避免深拷贝。

2. std::move 底层是如何实现的？

std::move 是一个模板函数，它将对象强制转换为右值引用。这并不会真正移动对象的内容，只是通过将左值转换为右值引用，使该对象可以绑定到右值引用参数中。

深入分析：std::move 的核心作用是配合移动语义使用，它不会改变对象的状态或位置，只是将对象的类型转换为右值，以便可以调用相关的移动操作。在资源管理中，std::move 能减少不必要的内存开销。

3. 完美转发的原理是什么？

完美转发允许函数模板将参数原封不动地传递给另一个函数。其核心在于 std::forward，它结合模板参数推导和右值引用，通过判断传入参数是左值还是右值，确保传递时不改变参数的值类别。

深入分析：完美转发的实现依赖于引用折叠规则。通过 std::forward 保持参数的原始类型，避免不必要的拷贝或移动。它是泛型编程中非常有用的工具，能够在编写高效库代码时发挥重要作用。

4. 空类中有什么函数？

空类中默认包含以下函数：

• 默认构造函数
• 拷贝构造函数
• 移动构造函数（C++11 及以上）
• 拷贝赋值运算符
• 移动赋值运算符（C++11 及以上）
• 析构函数

深入分析：即便空类没有显式定义成员函数，编译器仍会为其生成默认的构造函数和赋值操作符。C++11 后引入的移动构造函数和移动赋值运算符极大提高了对象的灵活性。

5. explicit 用在哪里？有什么作用？

explicit 关键字用于构造函数和转换运算符，它的作用是防止隐式转换，以避免意外调用构造函数或类型转换。

深入分析：隐式转换可能导致代码中发生未预期的行为。通过显式声明构造函数为 explicit，可以减少这种不必要的错误，特别是在复杂的类层次中防止意外的自动转换。

6. 成员变量初始化的顺序是什么？

成员变量的初始化顺序是按照它们在类定义中的声明顺序进行，而不是按照初始化列表中的顺序。

深入分析：编译器严格遵循声明顺序来初始化成员变量，而不是构造函数的初始化列表顺序。这可能会在成员变量依赖于其他变量的情况下引发问题，因此需要谨慎管理初始化顺序。

7. 指针占用的大小是多少？

指针的大小取决于平台的位数。在 32 位系统上通常为4 字节，在 64 位系统上为8 字节。

深入分析：指针大小与系统架构直接相关，在处理跨平台代码时需要注意，尤其在内存对齐和大小计算时。指针大小也会影响到数据结构和程序性能。

8. 什么是野指针和内存泄漏？如何避免？

野指针： 指向已经释放或未分配内存的指针。内存泄漏： 分配的内存没有被释放，导致该内存无法再被使用。

避免方法：

• 初始化指针
• 使用智能指针（如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）
• 确保在合适的地方释放内存

深入分析：野指针和内存泄漏是 C++ 开发中常见的内存管理问题。智能指针的引入使得内存管理变得更加安全，避免了手动管理的复杂性。

9. malloc 和 new 的区别是什么？

• malloc 只分配内存，但不调用构造函数，必须手动指定内存大小。
• new 不仅分配内存，还会调用构造函数，并且自动计算所需大小。

深入分析：malloc 和 new 的最大区别在于后者还涉及对象的构造。现代 C++ 中更推荐使用 new 和智能指针，而不再手动使用 malloc，这能避免手动管理对象生命周期的问题。

10. 多线程会发生什么问题？线程同步有哪些手段？

问题：

• 数据竞争
• 死锁
• 饥饿
• 竞态条件

同步手段：

• 互斥锁（std::mutex）
• 条件变量（std::condition_variable）
• 原子操作（std::atomic）
• 信号量

深入分析：线程同步是保证多线程环境下数据一致性的关键，合理使用同步机制可以避免数据竞争和死锁等问题。同时，应尽量减少锁的使用频率，以提高程序性能。

11. 什么是 STL？

STL（标准模板库）是 C++ 标准库的一部分，提供了常用的数据结构、算法和迭代器，为开发者提供了一套通用、复用性强的组件。

深入分析：STL 的引入大大提高了 C++ 的开发效率，开发者可以通过 STL 提供的容器、算法等组件快速实现高效的代码，同时保证代码的安全性和可维护性。

12. 对比迭代器和指针的区别

迭代器： 更通用，能够访问不同容器的元素，并提供丰富的操作接口，如 ++、--、* 等。指针： 是一种特化的迭代器，通常用于数组或原生指针操作，功能相对较单一。

深入分析：迭代器抽象了容器操作，提供统一接口，支持 STL 中所有容器。而指针仅限于操作原始内存块。迭代器的灵活性使得其在泛型编程中不可或缺。

13. 线程有哪些状态？线程锁有哪些？

线程状态：

• 新建
• 就绪
• 运行
• 阻塞
• 终止

线程锁：

• 互斥锁（std::mutex）
• 读写锁（std::shared_mutex）
• 自旋锁

深入分析：多线程编程中，线程的状态和锁的选择直接影响程序的执行效率和数据一致性。自旋锁适合短时间锁定的场景，而读写锁适合读多写少的场景。

14. map 和 unordered_map 的区别

• map 是基于红黑树实现的有序关联容器，键按顺序排列。
• unordered_map 是基于哈希表实现的无序关联容器，通过哈希值访问键值对。

深入分析：map 提供有序性和对数复杂度的查找，而 unordered_map 则提供平均 O(1) 的查找效率。选择哪种容器取决于具体应用中是否需要键的有序性。

15. push_back() 和 emplace_back() 的区别及使用场景

• push_back()：将元素的副本添加到 vector 中。
• emplace_back()：在 vector 尾部直接构造元素，避免不必要的拷贝或移动操作。

深入分析：emplace_back() 更加高效，适合在性能要求较高的场景下使用，尤其是当对象的构造复杂或不希望额外的拷贝时。