秋招日寄|嵌入式模拟面试拷打|20240926

基础概念

1. C++中的“多态”是什么？如何实现？

   • 多态是面向对象编程中的一个特性，它允许不同类的对象通过相同的接口进行操作。C++实现多态的主要方式有两种：静态多态（通过函数重载和模板）和动态多态（通过虚函数）。动态多态通常通过基类指针或引用指向派生类对象，并在基类中声明虚函数来实现。

2. C++中的“命名空间”如何解决名称冲突？

   • 命名空间提供了一个作用域来组织代码，从而避免名称冲突。通过在命名空间中定义变量、函数和类，可以确保在不同的命名空间中使用相同名称的元素不会发生冲突。使用 namespace 关键字可以定义命名空间，使用 :: 操作符来访问其中的元素。

3. C++中的“异常处理”如何影响性能？

   • 异常处理机制在正常情况下不会引入太多开销，但在异常被抛出和捕获的情况下，性能会受到影响。这是因为异常处理需要栈展开、清理资源和跳转到异常处理代码。为了性能，建议在性能关键的代码中避免使用异常。

4. 什么是C++中的“类型转换”运算符？

   • 类型转换运算符是一个特殊的成员函数，用于将对象转换为其他类型。在C++中，可以通过定义转换运算符来实现用户定义类型与内置类型之间的转换。语法为 operator TargetType()，其中 TargetType 是要转换的目标类型。

5. 什么是C++中的“范围for循环”？

   • 范围for循环是一种简化的for循环，用于遍历容器中的元素。它的语法为 for (const auto& element : container)，其中 element 是容器中每个元素的引用或拷贝，container 是要遍历的容器。这种语法使代码更简洁且易于阅读。

内存管理

6. 解释一下C++中的“智能指针的自定义删除器”。

   • 智能指针是管理动态内存的对象，常用的有 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr。自定义删除器允许在智能指针释放内存时调用特定的函数或对象。这可以通过在创建智能指针时传递一个删除器函数来实现，例如 std::unique_ptr<Widget, CustomDeleter>。

7. C++中的“内存管理”有哪些常见的策略？

   • 常见的内存管理策略包括：
     • 堆内存分配：使用 new 和 delete 分配和释放内存。
     • RAII（资源获取即初始化）：使用对象生命周期自动管理资源（如智能指针）。
     • 对象池：重用对象以减少频繁的分配和释放。
     • 内存池：在程序启动时预分配一块大内存，分配小块内存以提高性能。

8. 解释一下C++中的“移动构造函数”和“移动赋值运算符”。

   • 移动构造函数用于通过“窃取”资源（如动态分配的内存）来初始化新对象，而不是复制资源。这种方式提高了性能，特别是在处理大对象时。移动赋值运算符则类似，允许将一个对象的资源移动到另一个已存在的对象中，通常使用 std::move() 实现。

9. C++中的“虚函数”如何支持动态绑定？

   • 虚函数是在基类中声明为 virtual 的成员函数，允许派生类重写。通过基类指针或引用调用虚函数时，C++会在运行时决定调用哪个版本的函数，这称为动态绑定。这使得可以通过基类接口处理不同类型的派生类对象。

模板与类型

10. 什么是C++中的“函数模板”和“类模板”？

    • 函数模板允许根据类型参数定义通用的函数。使用 template<typename T> 可以创建可以接受不同类型参数的函数。类模板类似，允许根据类型参数定义通用的类，使用 template<typename T> 来声明类模板。

11. 什么是C++中的“模板元编程”？

    • 模板元编程是一种使用C++模板进行编译时计算的编程技术。它利用模板的递归和特化机制在编译时生成代码，实现类型计算、类型转换等功能，常用于提高性能和实现更复杂的类型逻辑。

12. C++中的“类型擦除”是什么？它如何在标准库中应用？

    • 类型擦除是一种技术，通过将具体类型的信息隐藏，只暴露接口，允许使用不同的类型实现相同的功能。在标准库中，std::function 是一种使用类型擦除的示例，它可以存储任意可调用对象的实例。

数据结构与容器

13. C++中的“std::variant”是什么？它的应用场景有哪些？

    • std::variant 是一种类型安全的联合体，能够存储多种不同类型中的一种。应用场景包括需要处理多种可能返回类型的函数，或者实现状态机时需要表示不同状态的值。

14. C++中的“std::optional”是什么？它的使用场景有哪些？

    • std::optional 表示可能没有值的对象。它的使用场景包括函数可能返回一个有效值或无效值（如查找失败），可以避免使用指针或特殊值（如空指针）来表示缺失值。

15. C++中的“std::deque”与“std::vector”有什么区别？

    • std::vector 是一个动态数组，提供快速的随机访问，但在前面插入或删除元素的性能较差。std::deque 是一个双端队列，支持在两端高效地插入和删除元素，但随机访问性能稍逊于 std::vector。

16. C++中的“std::list”与“std::vector”有什么优缺点？

    • std::list 是一个双向链表，支持在任意位置高效插入和删除元素，但随机访问性能较差（O(n)）。std::vector 提供快速随机访问，但在中间插入或删除元素时需要移动数据。选择哪种容器取决于具体需求：是否需要频繁插入/删除或随机访问。

设计模式与高级特性

17. 如何在C++中实现一个简单的观察者模式？

    • 观察者模式通过定义一个主题类（Subject）和观察者类（Observer）来实现。主题维护一个观察者列表，提供添加和删除观察者的方法。当状态变化时，主题通知所有观察者。使用虚函数实现通知机制。

18. 如何在C++中实现一个简单的单例模式？

    • 单例模式确保一个类只有一个实例并提供全局访问。可以通过私有构造函数和一个静态成员函数实现。示例：

      class Singleton {
      public:
          static Singleton& getInstance() {
              static Singleton instance; // 局部静态变量
              return instance;
          }
      private:
          Singleton() {}
          Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁止复制
          Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁止赋值
      };
      

19. 如何在C++中实现一个简单的工厂模式？

    • 工厂模式定义一个创建对象的接口，但由子类决定实例化哪一个类。可以通过一个工厂类来实现，提供一个静态方法返回所需对象的指针或引用。示例：

      class Product {
      public:
          virtual void use() = 0;
      };
      
      class ConcreteProductA : public Product {
      public:
          void use() override {}
      };
      
      class ConcreteProductB : public Product {
      public:
          void use() override {}
      };
      
      class Factory {
      public:
          static std::unique_ptr<Product> createProduct(int type) {
              if (type == 1) return std::make_unique<ConcreteProductA>();
              else return std::make_unique<ConcreteProductB>();
          }
      };