2022年C++校招面经-CFANZ编程社区

1.c++内存四区

2.const和define的区别

（1）就起作用的阶段而言：#define是在编译的预处理阶段起作用（在预处理阶段进行替换），而const是在编译运行的时候起作用（const修饰的只读变量是在编译的时候确定其值）
（2）就起作用的方式而言：#define只是简单的字符串替换，没有类型检查。而const有对应的类型，是要进行判断的，可以避免一些低级的错误
（3）就存储方式而言：#define只是进行展开，有多少地方使用，就替换多少次。它定义的宏常量在内存中存若干个备份；const定义的只读变量在程序中只有一份备份
（4）从代码调试的方便程度而言：const常量可以进行调试的，define是不能进行调试的，因为在预编译阶段就已经进行替换了
（5）就内存分配而言：编译器通常不为普通的const只读变量分配存储空间，而是将它们保存在符号表中，这使得它成为一个编译期间的值，没有了存储与读内存的操作，使得它的效率也很高

#define M 3
const int N = 5;  //此时并未将N放入内存中
 
int i = N;此时为N分配内存，以后不再分配
int l = M;//预编译期间进行宏替换，分配内存
int j = N;//没有内存分配
int J = M;//再进行宏替换，又一次分配内存

const定义的只读变量从汇编的角度来看，只是给出了对应的内存地址，而不是像#define一样给出的是立即数，所以，const定义的只读变量在程序运行过程中只有一份拷贝（因为它是全局的只读变量，存放在静态区），而#define定义的宏常量在内存中有若干个拷贝。
const的优点
（1）const常量有数据类型，而宏常量没有数据类型，编译器可以对const进行类型安全检查，而对后者只进行字符替换，没有类型安全检查，并且在字符替换可能会产生意料不到的错误
（2）有些集成化的调试工具可以对const常量进行调试，但是不能对宏常量进行调试
（3）const在内存中只存储了一份，节省了空间，避免不必要的内存分配，提高了效率

3.数组，std::array和STL的vector数组有什么区别

（1）数组
这些数的类型必须相同。
这些数在内存中必须是连续存储的。
(2)std::array
array 容器是 C++ 11 标准中新增的序列容器，简单地理解，它就是在 C++ 普通数组的基础上，添加了一些成员函数和全局函数。在使用上，它比普通数组更安全（原因后续会讲），且效率并没有因此变差。
和其它容器不同，array 容器的大小是固定的，无法动态的扩展或收缩，这也就意味着，在使用该容器的过程无法借由增加或移除元素而改变其大小，它只允许访问或者替换存储的元素。
（3）STL的vector
ector 容器是 STL 中最常用的容器之一，它和 array 容器非常类似，都可以看做是对 C++ 普通数组的“升级版”。不同之处在于，array 实现的是静态数组（容量固定的数组），而 vector 实现的是一个动态数组，即可以进行元素的插入和删除，在此过程中，vector 会动态调整所占用的内存空间，整个过程无需人工干预。
v ector 常被称为向量容器，因为该容器擅长在尾部插入或删除元素，在常量时间内就可以完成，时间复杂度为O(1)；而对于在容器头部或者中部插入或删除元素，则花费时间要长一些（移动元素需要耗费时间），时间复杂度为线性阶O(n)。
对于一个 vector 对象来说，通过该模板类提供的 capacity() 成员函数，可以获得当前容器的容量；通过 size() 成员函数，可以获得容器当前的大小。
vector容器的底层实现机制:
STL 众多容器中，vector 是最常用的容器之一，其底层所采用的数据结构非常简单，就只是一段连续的线性内存空间。
通过分析 vector 容器的源代码不难发现，它就是使用 3 个迭代器（可以理解成指针）来表示的：

//_Alloc 表示内存分配器，此参数几乎不需要我们关心
template <class _Ty, class _Alloc = allocator<_Ty>>
class vector{
    ...
protected:
    pointer _Myfirst;
    pointer _Mylast;
    pointer _Myend;
};

其中，_Myfirst 指向的是 vector 容器对象的起始字节位置；_Mylast 指向当前最后一个元素的末尾字节；_myend 指向整个 vector 容器所占用内存空间的末尾字节。

图 1 演示了以上这 3 个迭代器分别指向的位置。
在这里插入图片描述
在此基础上，将 3 个迭代器两两结合，还可以表达不同的含义，例如：

_Myfirst 和 _Mylast 可以用来表示 vector 容器中目前已被使用的内存空间；
_Mylast 和 _Myend 可以用来表示 vector 容器目前空闲的内存空间；
_Myfirst 和 _Myend 可以用表示 vector 容器的容量。
vector扩大容量的本质:
当 vector 的大小和容量相等（size==capacity）也就是满载时，如果再向其添加元素，那么 vector 就需要扩容。vector 容器扩容的过程需要经历以下 3 步：

完全弃用现有的内存空间，重新申请更大的内存空间；
将旧内存空间中的数据，按原有顺序移动到新的内存空间中；
最后将旧的内存空间释放。
emplace_back()和push_back()的区别
emplace_back() 和 push_back() 的区别，就在于底层实现的机制不同。push_back() 向容器尾部添加元素时，首先会创建这个元素，然后再将这个元素拷贝或者移动到容器中（如果是拷贝的话，事后会自行销毁先前创建的这个元素）；而 emplace_back() 在实现时，则是直接在容器尾部创建这个元素，省去了拷贝或移动元素的过程。
相同点：

三者均可以使用下表运算符对元素进行操作，即vector和array都针对下标运算符[]进行了重载

三者在内存的方面都使用连续内存，即在vector和array的底层存储结构均使用数组

不同点：

vector属于变长容器，即可以根据数据的插入删除重新构建容器容量；但array和数组属于定长容量。

vector和array提供了更好的数据访问机制，即可以使用front和back以及at访问方式，使得访问更加安全。而数组只能通过下标访问，在程序的设计过程中，更容易引发访问错误。

vector和array提供了更好的遍历机制，即有正向迭代器和反向迭代器两种

vector和array提供了size和判空的获取机制，而数组只能通过遍历或者通过额外的变量记录数组的size

vector和array提供了两个容器对象的内容交换，即swap的机制，而数组对于交换只能通过遍历的方式，逐个元素交换的方式使用

array提供了初始化所有成员的方法fill

vector提供了可以动态插入和删除元素的机制，而array和数组则无法做到，或者说array和数组需要完成该功能则需要自己实现完成

由于vector的动态内存变化的机制，在插入和删除时，需要考虑迭代的是否失效的问题。

总结：如果只是需要固定大小的数组，那么应该使用std::array，我们可以使用很多成员函数；