C++期末简答题汇总（往年）

大部分问题的答案在软件学院C++相关文章里应该都能找到答案，这里做一个合订本

C++历史

？

C和C++的关系

C++完全包含C语言成分，C++支持C所支持的全部编程技巧（C的超集）；同时C++还添加了OOP支持
任何C程序都能被C++用基本相同的方法编写，并具备相同的运行效率和空间
C++还引入了重载、内联函数、异常处理等功能，对C中的过程化控制及其功能进行了扩充
C++由以下4部分有机组成
- C
- OOP
- STL
- Inside-Model

表达式的值有哪些因素决定？表达式存在副作用吗

表达式指由操作数、操作符和标点符号（比如逗号运算符）组成的序列，代表一个计算过程
表达式的值受操作符、操作数、优先级、结合性、求值次序、副作用、短路求值和类型转换（隐式or显式）影响
副作用：改变程序状态（即可能改变操作数或其他一些变量的值）

C++多态类型

静态多态
- 一名多用（函数重载、操作符重载）
- 模板编程（template）/ 泛型
动态多态
- 虚函数

解释指针类型和引用类型的差别

引用类型与指针类型都可以实现通过一个变量访问另一个变量，但访问的语法形式不同：引用采用直接访问形式，而指针采用间接访问形式
引用被创建是必须初始化（即必须绑定到变量上），而指针可以在任何时候初始化
不能有空引用，引用必须与合法变量绑定；但可以有空指针
一旦引用被初始化就不能改变绑定的变量，而指针可以随时改变指向的变量
从2 ~ 4可以看出引用比指针安全
~~传参时引用类型的实参是一个变量，而指针参数的实参是一个变量的地址（这条感觉怪怪的，难道指针就不是变量了吗？）~~

C++中继承与虚继承的差异

普通继承在面对多继承时可能会引入名冲突问题，每个继承路径都有自己的基类实例，而虚继承可以解决名冲突问题（形成一个菱形继承图“格”）
因为虚继承并没有真的继承基类的成员，而是生成了一个指向基类的指针，因此不会有名冲突问题（基类实际上只有一份，被所有虚继承的派生类共用；相当于虚基类被合并，只有一个副本）
虚继承的基类无法用static_cast<>()转成派生类
虚继承可能带来额外的性能开销
虚基类的构造函数优先于非虚基类的构造函数被调用

为什么实现两个版本的下标运算符重载

两个版本是一个带const，一个不带

class string {
  char* p;
public:
  explicit string(char* p1) {
    p = new char[strlen(p1) + 1];
    strcpy(p, p1);
  }
  // 版本1
  char& operator[](int i) {
    return p[i];
  }

  // 版本2
  char operator[](int i) const {
    return p[i];
  }

  virtual ~string() {delete[] p;}
};

需要分别对应两种*this指针，const T* this和T* this

且若某个调用产生了两个候选函数，而一个有const一个没有，若调用处不修改对象，则优先选择带有const的函数，因为const保证不修改，选const函数使得更多代码可以在const上下文中使用，避免非const函数隐式修改。

请简述右值引用与左值引用的异同

相同点：

本质都是引用
语法相似，左值引用是&，右值引用是&&
传递效率都很高，无论是左值还是右值引用都避免了传值时的值拷贝
两者都可以作为函数参数，允许直接操作被引用的对象

不同点：

左值引用引用的是左值对象（即有名字、可持久存在的对象），而右值引用引用的是右值对象（即无名字、临时的对象，通常是表达式的结果）
- 左值是可以取地址的实体，右值通常不能取地址
左值引用常常用于需要对现有变量进行修改或访问的地方，而右值引用往往用于临时对象操作，比如移动语义（可以提高效率，避免不必要拷贝）
左值引用提出绑定到长生命周期对象上，被引用的对象必须是有效的；右值引用通常绑定到短生命周期的临时对象上，右值引用延长了右值对象的生命周期（只要右值引用还在，该对象就还能访问）
右值引用可以用于移动语义，高效转移资源
在函数重载时左值引用和右值引用是不同的参数类型

Lambda表达式的作用并比较它与重载了函数调用操作符的函数对象的差别

lambda表达式作为匿名函数使用，避免了一些轻量函数使用时还要定义，避免繁琐步骤，更加简洁
lambda表达式不需要显式指明函数返回类型，函数对象需要
lambda表达式不需要先声明再使用（即用即定义），函数对象需要
lambda表达式实际上是用函数对象实现的（编译器生成一个匿名函数对象类，lambda表达式返回其实例，为右值）

简述C与C++混合编程时需要注意的问题

C++是C的超集，而C不支持OOP，不要在混合编程中出现class等面向对象关键字
调C库函数时附加关键字extern C
注意函数重载，C不支持
注意求值顺序和副作用
内存分配差异(new/malloc, delete/free)
内存占用差异

内联函数的作用？随意使用的问题？阐述合理使用的建议

作用：
- 提高可读性：编译器眼中没有函数但程序员不是，可以提高代码的可读性
- 提高效率：编译器不再需要进行函数调用，而是直接顺序地执行等价代码，避免了函数调用的时间开销
问题：
- 增大目标代码
- 病态的换页
- 降低指令快取装置的命中率
建议：
- 适合于频率高、简单的小段代码
- 不要滥用inline
- 不要内联复杂的控制逻辑
- 不能内联递归
- 把内联函数扔头文件里

C++关键字const的几种使用方法，并给出示例

修饰基本数据类型，表示常量

const int a = 1;

修饰指针，两种，或者说三种

int a = 114;
const int* pa1 = &a; // 指针常量，指向空间的值不能改
int* const pa2 = &a; // 常量指针，指针本身值不能改
const int* const = &a; // 综上

修饰（成员）函数

int f(const& int); // 参数是常量
f(int&) const; // 函数内部不会修改成员变量，即在该函数中所有成员都是常量（编译器自动加const）

修饰对象

但要保证对象的所有变量都能在声明对象时被初始化（要么内部实现声明时初始化，要么构造函数实现）

class A {

public:
    int p = 1;
};

const A a;

或

class A {

public:
    int p;
    A() {
    	// p = 1; 注释掉也行
    }
};

const A a;

什么是纯虚函数、虚函数和非虚函数？合理定义三种成员函数的基本原则是什么？请给出一个你认为合理定义的实例

纯虚函数
- 只有函数接口会被继承
- 派生类必须继承函数接口
- 派生类必须提供实现代码
一般虚函数
- 函数的接口及缺省的实现代码都会被继承
- 子类必须继承函数接口
- 可以缺省实现代码
非虚函数
- 函数的代码及其实现代码都会被继承
- 必须同时继承接口和实现代码，无法重写以提供自己的实现

原则：

类的成员函数才能是虚函数
静态成员函数不能是虚函数
内联不能是虚函数
构造不能是虚函数
析构往往是虚函数

C++程序设计中，可以利用析构函数防止资源泄露，请给出模板auto_ptr的基本定义及使用实例

template <typename T>
class auto_ptr {
  T* ptr;

public:
  auto_ptr(): ptr(nullptr) {}
  explicit auto_ptr(T* p): ptr(p) {}

  T& operator*() {
    return *ptr;
  }

  T& operator*() const {
    return *ptr;
  }

  T* operator->() {return ptr;}

  ~auto_ptr() {
    if (ptr != nullptr) {
      delete ptr;
      ptr = nullptr;
    }
  }
};

请阐述OOP中引入构造函数机制的原因，并请给出控制一个类创建实例个数的手段（举例）

单例模式、或者使用一个静态成员变量记录实例化的类数量，超过则拒绝实例化。

具体略

何为引用？其主要作用是什么？何时需要将一个函数的返回值类型定义为引用类型？如果随意将函数的返回值类型定义为引用类型会有什么危害？

定义：C++通过引用将一个左值和已有的变量绑定在一起（称为引用），引用和其绑定的变量使用相同的内存，被等价的修改，相当于变量的一个别名
作用：主要用于函数传参时代替指针，形参声明引用，实参传引用，可以在函数内部修改外部变量（通过引用）
什么时候返回：当希望提高效率避免对象值拷贝时，返回引用
危害：若返回值是引用，不能把局部变量返回，这是UB

你认为最有价值的C++程序设计应该遵守的5条规则，并简明分析其意义所在

略

C++赋予一个空类哪些成员函数

class Empty {
	// Empty();
    // ~Empty();
    // Empty(const Empty&);
    // Empty& operator=(const Empty&);
    // Empty* operator&();
    // const Empty* operator&() const;
};

更详细的见C++面向对象编程基础

define和template的区别

define不做类型检查，直接展开，template会类型检查
define的作用范围是全局的，除非用#undef结束定义
模板很好的支持代码复用

面向对象程序设计的特点

封装、继承、多态，通过消息传递、对象间分工协作实现程序运转

什么是ADT？试以时间类型为例简要描述

Abstract Data Type 抽象数据类型

结构化编程需要关注抽象数据类型、联系、优先级、类型转换（强制、隐式、溢出？）、求值顺序、副作用

描述略