C/C++面试高频题解析与解题思路（附答案）

指针与引用的区别？
- 问题：指针和引用在初始化、空值、操作方式上的差异是什么？
- 解析：
  - 引用必须初始化且不能指向空值，而指针可初始化为空（nullptr）。
  - 引用是变量的别名，操作时无需解引用（*），指针需解引用。
  - 引用初始化后不可修改绑定对象，指针可重新指向其他对象。
- 答案示例：
```
int a = 10;
int &ref = a;  // 引用必须初始化
int *ptr = &a; // 指针可后续修改指向
```
static关键字的作用
- 问题：static在不同场景下的用途是什么？
- 解析：
  - 局部变量：延长生命周期至程序结束，作用域仍为函数内。
  - 全局变量/函数：限制作用域至当前文件。
  - 类成员：静态成员属于类而非对象，需类外初始化。
- 应用场景：计数器、共享资源管理。
const与#define的区别
- 问题：为什么推荐使用const而非宏定义？
- 解析：
  - 类型安全：const有类型检查，#define仅为文本替换。
  - 调试：const可调试，#define在预处理阶段已替换。
  - 内存：const分配内存，#define不分配。

虚函数的实现原理
- 问题：虚函数如何实现多态？虚函数表（vtable）的作用是什么？
- 解析：
  - 每个含虚函数的类生成一个虚函数表，存储虚函数地址。
  - 对象内部包含虚表指针（vptr），指向虚函数表。
  - 动态绑定：通过vptr在运行时确定调用的函数。
- 代码示例：
```
class Base {
public:
    virtual void func() { cout << "Base"; }
};
class Derived : public Base {
    void func() override { cout << "Derived"; }
};
```
构造函数能否为虚函数？
- 问题：为何构造函数不能是虚函数？
- 解析：
  - 虚函数依赖虚表，而虚表在对象构造完成后才初始化。
  - 构造函数用于创建对象，此时虚表尚未建立。
析构函数为何需要声明为虚函数？
- 问题：基类析构函数不声明为虚函数会导致什么问题？
- 解析：
  - 若基类指针指向派生类对象，非虚析构会导致派生类资源未释放。
  - 示例：
```
Base *ptr = new Derived();
delete ptr; // 若析构非虚，仅调用Base的析构函数
```

malloc与new的区别
- 问题：动态内存分配时为何优先使用new？
- 解析：
  - new调用构造函数，malloc仅分配内存。
  - delete调用析构函数，free直接释放内存。
- 代码对比：
```
int *p1 = (int*)malloc(sizeof(int)); // 未初始化
int *p2 = new int(10);              // 初始化为10
```
智能指针的实现原理
- 问题：shared_ptr如何通过引用计数管理资源？
- 解析：
  - shared_ptr内部维护控制块，记录引用计数
  - 循环引用问题：需用weak_ptr打破（不增加计数）
- 示例：
```
std::shared_ptr<int> sp1 = std::make_shared<int>(42);
std::weak_ptr<int> wp = sp1;
```

vector与deque的区别
- 问题：为何deque适合频繁头部操作？
- 解析：
  - 内存结构：vector为连续内存，deque为分块链表。
  - 扩容效率：deque无需整体复制，扩容更快。
- 应用场景：vector适合随机访问，deque适合双端插入。
push_back与emplace_back的差异
- 问题：为何emplace_back更高效？
- 解析：
  - push_back需构造临时对象再拷贝，emplace_back直接构造。
- 代码示例：
```
std::vector<std::string> vec;
vec.push_back("hello");       // 构造临时string对象
vec.emplace_back("hello");    // 直接构造，无拷贝
```

如何避免野指针？
- 答案：
  - 初始化指针为nullptr。
  - 释放后立即置空：delete ptr; ptr = nullptr;
内存对齐的作用 4
- 问题：为何结构体需要内存对齐？
- 解析：
  - 性能优化：CPU按对齐单位读取数据，减少访问次数。
  - 硬件限制：某些架构要求特定类型必须对齐。