整理一些C/C++程序员面试的题目，经常拿来看看吧~

1、malloc、free和new、delete的区别？

malloc和free：它们属于C语言标准库函数，在C++里依旧可以使用。本质上，malloc仅负责分配指定大小的内存块，返回一个void*类型的指针；free用于释放由malloc、calloc、realloc分配的内存。

new和delete：它们是C++的运算符，具备类型安全特性。new不仅会分配内存，还会调用对象的构造函数进行初始化；delete会先调用对象的析构函数，再释放内存。

malloc和free：

#include <iostream>
#include <cstdlib>

int main() {
    // 使用malloc分配内存
    int* ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
    if (ptr != nullptr) {
        *ptr = 10;
        std::cout << *ptr << std::endl;
        // 使用free释放内存
        free(ptr);
    }
    return 0;
}

new和delete：

#include <iostream>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor called" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "Destructor called" << std::endl; }
};

int main() {
    // 使用new分配内存并初始化对象
    MyClass* obj = new MyClass();
    // 使用delete释放内存并调用析构函数
    delete obj;
    return 0;
}

2、虚函数表和虚函数表指针的创建时机？

在C++里，虚函数表（Virtual Table）和虚函数表指针（Virtual Table Pointer，简称vptr）是实现多态性的关键机制。

（1）虚函数表的创建时机

虚函数表是一个存储类的虚函数地址的静态数组，每个包含虚函数的类都会有一个对应的虚函数表。虚函数表的创建时机如下：

编译时：编译器在编译阶段会为每个包含虚函数的类创建一个虚函数表。在这个过程中，编译器会遍历类中所有的虚函数，把它们的地址存于虚函数表中。如果类存在基类，且基类有虚函数，编译器还会处理继承关系，在派生类的虚函数表中更新或添加相应的虚函数地址。

链接时：链接器会把各个编译单元中生成的虚函数表合并起来，形成最终的可执行文件中的虚函数表。

（2）虚函数表指针的创建时机

虚函数表指针是一个指向虚函数表的指针，每个包含虚函数的类的对象都会有一个虚函数表指针。虚函数表指针的创建时机如下：

对象构造时：当创建一个包含虚函数的类的对象时，在对象的构造函数执行过程中，编译器会在对象的内存布局起始位置插入一个虚函数表指针，并将其初始化为指向该类的虚函数表。对于派生类对象，在基类构造函数执行时，虚函数表指针会指向基类的虚函数表；当派生类构造函数执行时，虚函数表指针会被更新为指向派生类的虚函数表。

对象析构时：在对象的析构函数执行过程中，虚函数表指针会在析构函数结束前被重置。对于派生类对象，在派生类析构函数执行时，虚函数表指针会指向派生类的虚函数表；当基类析构函数执行时，虚函数表指针会被更新为指向基类的虚函数表。

3、左值引用与右值引用的区别？右值引用的意义？

左值引用与右值引用的区别

（1）基本概念

左值：指的是那些可以取地址、有名字的表达式，通常是变量或者对象。例如，普通变量、数组元素、函数返回的左值引用等都是左值。

右值：指的是那些不能取地址、没有名字的临时对象或字面量。例如，字面常量、函数返回的临时对象等都是右值。

（2）语法形式

左值引用：使用一个&符号来声明，它只能绑定到左值。

1 2	int a = 10; int& ref = a; // 左值引用绑定到左值

右值引用：使用两个&&符号来声明，它只能绑定到右值。

1	int&& rref = 20; // 右值引用绑定到右值

（3）绑定规则

左值引用：只能绑定到左值，不能直接绑定到右值。不过，const左值引用是个例外，它可以绑定到右值。

int a = 10;
int& ref1 = a; // 正确，绑定到左值
// int& ref2 = 20; // 错误，不能将左值引用绑定到右值
const int& ref3 = 20; // 正确，const左值引用可以绑定到右值

右值引用：只能绑定到右值，不能绑定到左值。但可以通过std::move将左值转换为右值后再绑定。

int&& rref1 = 20; // 正确，绑定到右值
int a = 10;
// int&& rref2 = a; // 错误，不能将右值引用绑定到左值
int&& rref3 = std::move(a); // 正确，通过std::move将左值转换为右值后绑定

（4）生命周期

左值引用：如果引用的对象是一个局部变量，其生命周期取决于该局部变量的生命周期。当局部变量离开作用域时，引用也会失效。

int getValue() {
    int temp = 10;
    // int& ref = temp; // 不推荐，temp 离开作用域后 ref 会失效
    return temp;
}

右值引用：右值引用可以延长右值的生命周期，使其生命周期和右值引用对象的生命周期相同。

#include <iostream>

class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor" << std::endl; }
    ~MyClass() { std::cout << "Destructor" << std::endl; }
};

MyClass getTempObject() {
    return MyClass();
}

int main() {
    MyClass&& rref = getTempObject();
    // 右值的生命周期被延长，直到 rref 离开作用域
    return 0;
}

右值引用的意义

（1）实现移动语义

移动语义是C++11引入的重要特性，它允许资源（如动态分配的内存）从一个对象转移到另一个对象，而无需进行昂贵的深拷贝。通过定义移动构造函数和移动赋值运算符，可以使用右值引用实现移动语义。

（2）完美转发
完美转发是指在函数模板中，能够将参数以原有的值类别（左值或右值）传递给其他函数。通过使用右值引用和std::forward，可以实现完美转发。

综上所述，左值引用和右值引用在概念、语法、绑定规则和生命周期等方面存在明显区别，而右值引用主要用于实现移动语义和完美转发，提高程序的性能和灵活性。

4、C++智能指针有哪些，有什么区别？

std::auto_ptr（C++98 引入，C++17 弃用）

std::auto_ptr是最早引入的智能指针，它采用独占所有权模型，即同一时间只能有一个std::auto_ptr指向同一个对象。当std::auto_ptr被销毁或赋值给另一个std::auto_ptr时，它会自动释放所管理的对象。不过，由于其在转移所有权时的一些问题，在 C++17 中已被弃用。

std::unique_ptr（C++11 引入）

std::unique_ptr同样采用独占所有权模型，确保同一时间只有一个std::unique_ptr指向同一个对象。与std::auto_ptr不同的是，std::unique_ptr的所有权转移更加安全，它禁止隐式的拷贝和赋值操作，只能通过std::move进行显式的所有权转移。

std::shared_ptr（C++11 引入）

std::shared_ptr采用共享所有权模型，多个std::shared_ptr可以指向同一个对象。它使用引用计数机制来跟踪有多少个std::shared_ptr共享同一个对象，当引用计数变为 0 时，对象会被自动释放。

std::weak_ptr（C++11 引入）

std::weak_ptr是一种弱引用智能指针，它可以从std::shared_ptr或另一个std::weak_ptr创建，但不会增加所指向对象的引用计数。std::weak_ptr主要用于解决std::shared_ptr的循环引用问题。

区别总结

所有权模型：
std::auto_ptr和std::unique_ptr是独占所有权，同一时间只有一个智能指针可以指向同一个对象。
std::shared_ptr是共享所有权，多个智能指针可以同时指向同一个对象。
std::weak_ptr是弱引用，不拥有对象的所有权。

安全性：
std::auto_ptr在转移所有权时存在一些问题，容易导致悬空指针，已被弃用。
std::unique_ptr通过禁止隐式拷贝和赋值，提高了所有权转移的安全性。
std::shared_ptr和std::weak_ptr使用引用计数机制，避免了手动管理内存的复杂性。

引用计数：
std::shared_ptr使用引用计数来跟踪对象的引用次数，当引用计数为 0 时自动释放对象。
std::weak_ptr不影响对象的引用计数，主要用于解决循环引用问题。

综上所述，在实际开发中，应优先使用std::unique_ptr和std::shared_ptr，根据具体需求选择合适的智能指针。如果需要独占所有权，使用std::unique_ptr；如果需要共享所有权，使用std::shared_ptr；如果需要解决循环引用问题，使用std::weak_ptr。

5、sizeof与strlen的差异？

sizeof：它是一个运算符，并非函数。在编译阶段，编译器就会对sizeof进行计算，确定数据类型或者变量所占用的内存字节数。

它可以用于计算各种数据类型（如int、char、double等）、变量、数组、指针或者结构体所占用的内存大小。

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    char str[] = "Hello";
    printf("Size of int: %zu\n", sizeof(int));
    printf("Size of num: %zu\n", sizeof(num));
    printf("Size of str: %zu\n", sizeof(str));
    return 0;
}

strlen：这是一个标准库函数，其定义在<string.h>（C）或者（C++）头文件中。它会在运行时计算字符串的实际长度。

它只能用于以’\0’结尾的字符串，计算从字符串起始位置到第一个’\0’字符之间的字符个数。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str[] = "Hello";
    printf("Length of str: %zu\n", strlen(str));
    return 0;
}

综上所述，sizeof和strlen在本质、使用方式、计算结果、时间复杂度和适用范围等方面都存在明显差异。在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的工具。如果需要确定数据类型或变量所占用的内存大小，使用sizeof；如果需要计算字符串的实际长度，使用strlen。

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