C++面试核心知识点全面解析：从基础到高级

掌握这些核心知识点，轻松应对90%的C++技术面试

一、基础语法与关键字

1.1 const关键字的多种用法

// 1. 常量变量
const int MAX_SIZE = 100;

// 2. 常量指针与指针常量
const int* ptr1 = &var;    // 指向常量的指针
int* const ptr2 = &var;    // 常量指针
const int* const ptr3 = &var;  // 指向常量的常量指针

// 3. 常量成员函数
class MyClass {
public:
    int getValue() const;  // 保证不修改成员变量
};

1.2 static关键字的四种应用场景

// 1. 静态局部变量
void func() {
    static int count = 0;  // 只初始化一次
    count++;
}

// 2. 静态成员变量
class MyClass {
public:
    static int sharedValue; // 所有实例共享
};

// 3. 静态成员函数
class MyClass {
public:
    static void utilityFunc(); // 不依赖于特定实例
};

// 4. 静态全局变量
static int fileScopeVar; // 文件作用域

二、面向对象编程核心概念

2.1 构造函数与析构函数

class Person {
public:
    // 构造函数
    Person() : age(0) {} // 默认构造
    Person(int a) : age(a) {} // 参数化构造
    Person(const Person& other) : age(other.age) {} // 拷贝构造
    
    // 析构函数
    ~Person() {
        // 资源清理代码
    }
    
private:
    int age;
};

2.2 虚函数与多态

class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0; // 纯虚函数
    virtual ~Shape() {} // 虚析构函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override { // 重写虚函数
        cout << "Drawing Circle" << endl;
    }
};

// 使用多态
Shape* shape = new Circle();
shape->draw(); // 输出 "Drawing Circle"
delete shape;

三、内存管理深度解析

3.1 堆与栈内存对比

特性	栈内存	堆内存
分配方式	自动分配/释放	手动分配/释放
大小限制	较小(通常几MB)	较大(受系统内存限制)
访问速度	快	慢
碎片问题	无	可能产生碎片
作用域	局部作用域	全局作用域

3.2 智能指针（C++11起）

#include 

// 1. unique_ptr: 独占所有权
std::unique_ptr uptr(new int(10));

// 2. shared_ptr: 共享所有权
std::shared_ptr sptr1 = std::make_shared(20);
std::shared_ptr sptr2 = sptr1; // 共享所有权

// 3. weak_ptr: 解决循环引用
std::weak_ptr wptr = sptr1;
if(auto temp = wptr.lock()) {
    // 使用temp访问资源
}

四、模板与泛型编程

4.1 函数模板

template 
T max(T a, T b) {
    return (a > b) ? a : b;
}

// 使用
int i = max(10, 5);           // T 推导为 int
double d = max(3.14, 2.72);   // T 推导为 double

4.2 类模板与特化

template 
class Box {
public:
    void setContent(T t) { content = t; }
    T getContent() { return content; }
private:
    T content;
};

// 特化版本
template <>
class Box {
public:
    void setContent(char c) { content = c; }
    char getContent() { return content; }
private:
    char content;
};

五、STL核心组件

5.1 常用容器对比

容器	特点	适用场景
vector	动态数组，随机访问快	需要频繁随机访问
list	双向链表，插入删除快	需要频繁插入删除
map	红黑树实现，键值对有序	需要有序键值对存储
unordered_map	哈希表实现，查找O(1)	需要快速查找
deque	双端队列，两端操作高效	需要双端操作

5.2 常用算法示例

#include 
#include 

vector vec = {5, 3, 1, 4, 2};

// 排序
sort(vec.begin(), vec.end()); // {1, 2, 3, 4, 5}

// 查找
auto it = find(vec.begin(), vec.end(), 3); 
if(it != vec.end()) {
    // 找到元素
}

// 遍历操作

for_each(vec.begin(), vec.end(), [ ](int n) {

    cout << n << " ";
});

六、现代C特性（C11/14/17）

6.1 移动语义与右值引用

class ResourceHolder {
public:
    // 移动构造函数
    ResourceHolder(ResourceHolder&& other) noexcept 
        : resource(other.resource) {
        other.resource = nullptr;
    }
    
    // 移动赋值运算符
    ResourceHolder& operator=(ResourceHolder&& other) noexcept {
        if(this != &other) {
            delete resource;
            resource = other.resource;
            other.resource = nullptr;
        }
        return *this;
    }
    
private:
    Resource* resource;
};

6.2 Lambda表达式

// 基本语法
auto func = [capture](parameters) -> return_type { 
    // 函数体
};

// 示例
vector numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
int threshold = 3;

// 使用lambda过滤大于threshold的数
auto it = remove_if(numbers.begin(), numbers.end(), 
    [threshold](int n) {
        return n > threshold;
    }
);

// 带捕获的lambda
int a = 10;
auto add = [a](int b) { return a + b; };
cout << add(5); // 输出15

七、常见面试题精析

7.1 虚函数表实现原理

C++通过虚函数表（vtable）实现多态：

• 每个包含虚函数的类都有一个虚函数表

• 对象中包含指向虚函数表的指针（vptr）

• 调用虚函数时通过vptr找到对应的函数地址

class Base {
public:
    virtual void func1() {}
    virtual void func2() {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void func1() override {}
    void func3() {}
};

// 虚函数表示例：
// Base vtable: [&Base::func1, &Base::func2]
// Derived vtable: [&Derived::func1, &Base::func2]

7.2 智能指针循环引用问题

class B; // 前向声明

class A {
public:
    shared_ptr b_ptr;
};

class B {
public:
    shared_ptr a_ptr;
};

void createCycle() {
    auto a = make_shared();
    auto b = make_shared();
    a->b_ptr = b;
    b->a_ptr = a; // 循环引用，内存泄漏！
}

// 解决方案：使用weak_ptr打破循环
class B {
public:
    weak_ptr a_ptr; // 改为weak_ptr
};

八、C++20重要新特性

8.1 Concepts（概念）

// 定义概念
template
concept Integral = std::is_integral_v;

// 使用概念约束模板
template
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

// 编译时检查
add(5, 3);    // OK
add(2.5, 1.2); // 编译错误

8.2 Ranges（范围）

#include 
#include 
#include 

vector nums = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用管道操作符组合操作

auto result = nums | views::filter([ ](int n){ return n % 2 == 0; })


                  | views::transform([ ](int n){ return n * 2; });


// 输出: 4 8
for(int n : result) {
    cout << n << " ";
}

总结与学习建议

1. 基础为王：牢固掌握指针、内存管理、面向对象基础

2. 理解原理：深入理解虚函数、模板、STL实现机制

3. 现代特性：熟练掌握C++11/14/17核心特性

4. 实践至上：通过实际项目加深理解

5. 阅读源码：学习优秀开源项目（如STL实现）的代码

C++学习是一个持续的过程，每天进步一点点，坚持带来大改变！

推荐学习资源：

• 《Effective C++》系列

• 《C++ Primer》

• CppReference.com

• Leetcode C++练习

掌握这些核心知识点，相信你能在C++面试中游刃有余！