C/C++面试必知：50道高频题深度解析

在C/C++技术面试中，基础知识的扎实程度和问题解决能力是考察重点。本文从企业实际面试场景出发，系统梳理了C/C++最常见50道面试题，涵盖语法特性、内存管理、面向对象设计、多线程编程等核心模块，每道题均提供解题思路、代码示例及扩展思考，助力开发者高效备考。

一、基础语法与数据类型（10题）

1. static关键字的作用

static在C/C++中有三种核心用途：

• 局部变量：延长生命周期至程序结束，仅初始化一次（如计数器）。

  void func() {
      static int count = 0; // 仅初始化一次
      count++;
      printf("%d", count);
  }

• 全局变量：限制作用域为当前文件（避免命名冲突）。
• 成员变量：所有对象共享同一份数据（如单例模式）。

面试官意图：考察对变量作用域和生命周期的理解。

2. const与#define的区别

• 编译阶段处理：#define是预处理宏，直接文本替换；const变量有类型检查。
• 内存分配：const变量可能分配存储空间，宏不占用内存。
• 调试支持：const变量可调试，宏无法直接查看值。

建议：优先使用const提升代码安全性。

3. 指针与引用的区别

特性	指针	引用
初始化	可不初始化	必须初始化
可空性	可为NULL	不可为空
重新绑定	可指向其他对象	绑定后不可更改
内存占用	占用存储空间	不占用额外空间

典型场景：函数传参时，引用更简洁且安全。

二、内存管理与动态分配（10题）

4. 内存泄漏的常见原因及检测

• 原因：
  • 动态分配后未释放（如malloc未free）。
  • 异常导致释放路径未执行。
  • 循环引用（智能指针需用weak_ptr）。
• 检测工具：
  • Valgrind（Linux）
  • AddressSanitizer（GCC/Clang）

代码示例：

void leak() {
    int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 泄漏！
    // 缺少 free(p);
}

5. new与malloc的区别

特性	new	malloc
类型检查	是（调用构造函数）	否（仅分配内存）
返回值	对象类型	void*需强制转换
失败处理	抛出异常	返回NULL
内存大小	自动计算	需手动指定字节数

建议：C++中优先使用new/delete。

6. 智能指针的类型及适用场景

• unique_ptr：独占所有权，禁止拷贝。

  std::unique_ptr<int> p(new int(10));

• shared_ptr：共享所有权，引用计数。
• weak_ptr：解决循环引用问题。

面试高频：如何用weak_ptr避免循环引用？

三、面向对象编程（15题）

7. 虚函数与纯虚函数的区别

特性	虚函数	纯虚函数
定义	可有实现	仅声明（= 0）
抽象类	非必须	包含纯虚函数的类为抽象类
实例化	可直接实例化	不可实例化

代码示例：

class Base {
public:
    virtual void foo() {} // 虚函数
    virtual void bar() = 0; // 纯虚函数
};

8. 构造函数能否为虚函数？

不能。构造函数执行时，对象尚未完全构造，虚表（vtable）未初始化，调用虚函数会导致未定义行为。

9. 多态的实现原理

C++通过虚表（vtable）和虚表指针（vptr）实现多态：

1. 编译器为含虚函数的类生成虚表，存储函数指针。
2. 每个对象包含一个隐藏的vptr，指向类的虚表。
3. 调用虚函数时，通过vptr查找虚表中的实际函数地址。

性能影响：虚函数调用比普通函数慢约10%-20%。

四、多线程与并发编程（10题）

10. 线程安全的条件

满足以下任意一条：

• 不可变对象（如const成员）。
• 线程本地存储（TLS）。
• 互斥锁保护共享数据。
• 原子操作（如std::atomic）。

反例：

int global = 0;
void thread_func() {
    global++; // 非线程安全！
}

11. 死锁的四个必要条件

1. 互斥条件：资源一次仅能由一个线程占用。
2. 占有并等待：线程持有资源并等待其他资源。
3. 非抢占条件：已分配资源不能被强制释放。
4. 循环等待：存在线程循环等待链。

预防策略：按固定顺序获取锁，或使用std::lock同时获取多个锁。

五、高级特性与扩展（5题）

12. Lambda表达式的捕获方式

捕获方式	说明
[=]	值捕获（拷贝）
[&]	引用捕获（注意生命周期）
[this]	捕获当前类实例
[x, &y]	混合捕获（x值，y引用）

示例：

int x = 10;
auto lambda = [=]() { return x + 1; }; // 值捕获

13. 右值引用与移动语义

• 右值引用：绑定到临时对象（如int&&）。
• 移动语义：通过std::move转移资源所有权，避免深拷贝。

性能优化案例：

std::vector<int> create_data() {
    std::vector<int> v(1000000, 42);
    return v; // 返回值优化（RVO）
}
auto data = create_data(); // 无拷贝

六、系统级与底层知识（5题）

14. 大小端存储的判断方法

bool is_little_endian() {
    int x = 1;
    return *(char*)&x == 1; // 小端机返回true
}

面试延伸：网络字节序（大端）与主机字节序的转换函数（htonl/ntohl）。

15. 内存对齐的原则

• 结构体大小是最大成员对齐倍数的整数倍。
• 可通过#pragma pack(n)修改对齐方式。

示例：

struct Example {
    char c;     // 1字节
    int i;      // 4字节（通常对齐到4）
}; // 实际大小为8字节（补3字节）

备考建议

1. 分模块练习：按语法、内存、OOP、多线程等分类突破。
2. 手写代码验证：对指针操作、虚函数等核心概念，用纸笔模拟执行流程。
3. 结合项目经验：将面试题答案与实际开发场景关联（如用智能指针解决资源泄漏）。
4. 关注底层原理：理解虚表、内存对齐等机制，而非死记硬背。

C/C++面试不仅考察语言特性，更重视对底层原理的掌握和工程化思维。通过系统梳理这50道高频题，开发者可建立完整的知识图谱，在面试中展现深度与广度。