C++軟件與嵌入式軟件面經(jīng)解析大全（蔣豆芽的秋招打怪之旅）

本章講解點

• 1.1 C++與C的區(qū)別——看看你的理解是否深刻
• 1.2 從代碼到可執(zhí)行文件的過程
• 1.3 extern "C"
• 1.4 宏——到底是什么
• 1.5 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
• 1.6 條件編譯
• 1.7 字節(jié)對齊詳解
• 1.8 Const——今天必須把它搞懂
• 1.9 Static作用
• 1.10 volatile和mutable
• 1.11 volatile在嵌入式里的應用
• 1.12 原子操作
• 1.13 指針與引用的區(qū)別
• 1.14 右值引用
• 1.15 面向?qū)ο蟮木幊趟枷?
• 1.16 類
• 1.17 類的成員
• 1.18 友元函數(shù)
• 1.19 初始化列表
• 1.20 this指針
• 1.21 繼承
• 1.22 多態(tài)
• 1.23 虛函數(shù)與重寫
• 1.24 虛構(gòu)造函數(shù)與虛析構(gòu)函數(shù)
• 1.25 函數(shù)重載
• 1.26 操作符重載
• 1.27 迭代器與指針
• 1.28 模板
• 1.29 C++智能指針
• 1.30 四種cast轉(zhuǎn)換
• 1.31 Lambda
• 1.32 function和bind

受眾：本教程適合于C/C++已經(jīng)入門的學生或人士，有一定的編程基礎。

本教程適合于互聯(lián)網(wǎng)、嵌入式軟件求職的學生或人士。

故事背景

蔣 豆 芽：小名豆芽，芳齡十八，蜀中人氏。卑微小碩一枚，科研領域茍延殘喘，研究的是如何炒好一盤豆芽。與大多數(shù)人一樣，學習道路永無止境，間歇性躊躇滿志，持續(xù)性混吃等死。會點編程，對了，是面對對象的那種。不知不覺研二到找工作的時候了，同時還在忙論文，豆芽都禿了，不過豆芽也沒頭發(fā)啊。

隔壁老李：大名老李，蔣豆芽的好朋友，技術(shù)高手，代碼女神。給了蔣豆芽不少的人生指導意見。

導 師：蔣豆芽的老板，研究的課題是每天對豆芽噓寒問暖。

故事引入

蔣 豆 芽：老李，快點快點，我迫不及待想知道最后一個智能指針有什么用。

隔壁老李：豆芽，別急，你干嘛這么急？

蔣 豆 芽：我要去看我小侄女，我小侄女好可愛的，才一歲多，小豆芽成豆芽叔叔了，哈哈。

隔壁老李：那我們趕緊講吧，講完一起去看看侄女，哈哈！

1.29 智能指針

隔壁老李：豆芽，我們上一章講了共享指針，很方便地實現(xiàn)了多個對象指向同一個資源。但是共享指針也存在內(nèi)存泄露的問題。

我們來看看下面的代碼。

#include <iostream>    
#include <memory>    
using namespace std;    

class B;  
class A{  
public:  
    shared_ptr<B> psb;  
    ~A(){ cout << "A delete\n"; }  
};  

class B{  
public:  
    shared_ptr<A> psa;  
    ~B(){ cout << "B delete\n"; }  
};  

int main(){    
    shared_ptr<B> pb(new B());  
    shared_ptr<A> pa(new A());  
    pb->psa = pa;  
    pa->psb = pb;  
    cout << pb.use_count() << endl;  
    cout << pa.use_count() << endl;  
    return 0;  
}  

運行代碼如下：

2
2

可以看到主函數(shù)中，pa，pb之間相互引用，兩個資源的引用計數(shù)為2，當跳出函數(shù)時，智能指針pa、pb析構(gòu)時兩個資源引用計數(shù)會減一，但是兩者引用計數(shù)還是為1，導致資源并沒有釋放。這就是共享指針的循環(huán)引用計數(shù)問題。

蔣 豆 芽：這樣啊，所以weak_ptr指針登場了對吧！

隔壁老李：沒錯。weak_ptr是弱引用，weak_ptr的構(gòu)造和析構(gòu)不會引起引用計數(shù)的增加或減少。我們可以將其中一個改為weak_ptr指針就可以了。比如我們將class B里shared_ptr換成weak_ptr，如下：

class B{  
public:  
    weak_ptr<A> psa;  
    ~B(){ cout << "B delete\n"; }  
};  

代碼運行如下：

2
1
A delete
B delete

蔣 豆 芽：bingo！這次我懂了。所以四種智能指針auto_ptr （C++11被棄用）、unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr，最常用的就是unique_ptr和shared_ptr了，我可得好好掌握，面試很常考。

1.30 類型轉(zhuǎn)換

隔壁老李：是的。好了，我們接下來講類型轉(zhuǎn)換。在講之前我們又要復習下C語言中的類型轉(zhuǎn)換。

蔣 豆 芽：你別說了，一個眼神我就懂，我馬上給你回顧一下，老工具人了我。在一個運算表達式中，往往存在自動類型轉(zhuǎn)換的情況。例如：設變量a的類型是char，變量b的類型是int，變量d的類型是double，求解表達式a+b-d。運算次序是：先計算a+b，將a轉(zhuǎn)換為int型后求和，結(jié)果是int型；再將a+b的和轉(zhuǎn)換為double型，再與d相減，結(jié)果是double型。

（1）自動類型轉(zhuǎn)換記住一個圖就可以了。

（2）強制轉(zhuǎn)換

在下面代碼中，

int sum = 7;  
double mean = sum / 5;

結(jié)果卻是1.0，因為sum是int型，sum / 5，小數(shù)點后面的數(shù)字會丟失，結(jié)果是1，再轉(zhuǎn)為double，最后是1.0。出現(xiàn)了精度丟失的問題。

強制類型轉(zhuǎn)換是把變量從一種類型轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型。這時對int類型的sum強制轉(zhuǎn)換為double類型。最后結(jié)果就是1.4了。

int sum = 17;
double mean = (double) sum/5；

隔壁老李：（笑容邪魅）好的，謝謝我們的工具人豆芽君。C++中，存在很多的類型轉(zhuǎn)換，類間的上下轉(zhuǎn)換，const與非const轉(zhuǎn)換，空與非空轉(zhuǎn)換。

因此C++為了將強制類型轉(zhuǎn)換變得更加明確、控制強制轉(zhuǎn)換的過程，主要將強制轉(zhuǎn)換細化為四種cast轉(zhuǎn)換方式：const_cast、static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast。我們一一講解。

隔壁老李：四種cast轉(zhuǎn)換格式均為

xxxx_cast<類型說明符> (變量或表達式)

1. const_cast

   const_cast用于強制去掉不能被修改的常數(shù)特性，但需要特別注意的是const_cast不是用于去除變量的常量性，而是去除指向常數(shù)對象的指針或引用的常量性，其去除常量性的對象必須為指針或引用。

   常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針，并且仍然指向原來的對象；常量引用被轉(zhuǎn)換成非常量引用，并且仍然指向原來的對象。這句話什么意思呢？我們舉個例子說明。

   #include <stdio.h>  
   #include <stdlib.h>  
   #include <string>  
   #include <iostream>  
   using namespace std;  
   int main() {  
       const double a = 7;  
       const double* p = &a;  
       double* q = const_cast<double*>(p);  
       *q = 20; //通過q寫值是未定義的行為  
       cout << "a=" << a << endl;  
       cout << "*p=" << *p << endl;  
       cout << "*q=" << *q << endl;  
       system("Pause");      
       return 0;  
   }  

   運行結(jié)果如下：

   a=7
   *p=20
   *q=20

   可以很清楚的看到，const變量*p被轉(zhuǎn)換為非const變量*q，改變*q的值，const變量的值均發(fā)生了改變。常量指針被轉(zhuǎn)化成非常量指針，并且仍然指向原來的對象，就是這個意思。

   這樣的操作語法沒有問題，但是邏輯上卻是有問題的，之前在C語言中我們講過，明明是const常量，值卻在中途發(fā)生了改變。所以我們要避免這樣的操作，const_cast盡量少用。

2. static_cast

   static_cast用于將一種數(shù)據(jù)類型強制轉(zhuǎn)換為另一種數(shù)據(jù)類型。什么都可以轉(zhuǎn)，最常用。如下：

   int a = 7;  
   int b = 3;  
   double result = static_cast<double>(a) / static_cast<double>(b); 

   但是在進行下行轉(zhuǎn)換（把基類的指針或引用轉(zhuǎn)換為派生類表示）時，由于沒有動態(tài)類型檢查，是不安全的。

   向上轉(zhuǎn)換：指子類向基類轉(zhuǎn)換。

   向下轉(zhuǎn)換：指基類向子類轉(zhuǎn)換。

   這兩種轉(zhuǎn)換，因為子類包含父類，子類轉(zhuǎn)父類是可以任意轉(zhuǎn)的。但是當父類轉(zhuǎn)換成子類時可能出現(xiàn)非法內(nèi)存訪問的問題。

   

3. dynamic_cast

   正因為static_cast從基類向子類轉(zhuǎn)換時不安全，所以又引入了dynamic_cast。dynamic_cast只能用于含有虛函數(shù)的類轉(zhuǎn)換，用于類向上和向下轉(zhuǎn)換。

   dynamic_cast通過判斷變量運行時類型和要轉(zhuǎn)換的類型是否相同來判斷是否能夠進行向下轉(zhuǎn)換。dynamic_cast可以做類之間上下轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的時候會進行類型檢查，類型相等成功轉(zhuǎn)換，類型不等轉(zhuǎn)換失敗。

   運用RTTI技術(shù)，RTTI是“Runtime Type Information”的縮寫，意思是運行時類型信息，它提供了運行時確定對象類型的方法。在c++層面主要體現(xiàn)在dynamic_cast和typeid，vs中虛函數(shù)表的-1位置存放了指向type_info的指針，對于存在虛函數(shù)的類型，dynamic_cast和typeid都會去查詢type_info

   #include <stdio.h>  
   #include <stdlib.h>  
   #include <string>  
   #include <iostream>  
   using namespace std;  
   class Base{  
   public:  
       Base() {};  
       virt