海康威视C++软件开发 一面总结

1. 虚函数的实现原理是什么？虚函数表存储在哪里？

答案：

• 虚函数通过虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）实现
• 每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，存储虚函数的地址
• 每个对象内部有一个vptr指针，指向该类的虚函数表
• vptr通常位于对象内存布局的开头
• 虚函数表存储在只读数据段（.rodata）
• 调用虚函数时：通过对象的vptr找到vtable，再通过偏移量找到具体函数地址

示例：

class Base {
    virtual void func() { }
};
// 对象内存布局：[vptr][成员变量...]

2. 智能指针的实现原理？shared_ptr是线程安全的吗？（保留八股文）

答案：

• unique_ptr：独占所有权，内部只保存裸指针，析构时delete
• shared_ptr：引用计数，内部有控制块（control block）存储引用计数和删除器
• weak_ptr：不增加引用计数，通过lock()转换为shared_ptr使用

shared_ptr的线程安全性：

• 引用计数的增减是原子操作，线程安全
• 但指向的对象本身不是线程安全的
• 多个线程同时修改同一个shared_ptr对象也不安全
• 结论：引用计数安全，对象访问和指针修改需要额外同步

3. 说说你对RAII的理解，在项目中如何应用？

答案：RAII（Resource Acquisition Is Initialization）资源获取即初始化：

• 核心思想：资源的生命周期与对象生命周期绑定
• 构造函数获取资源，析构函数释放资源
• 利用C++的栈展开机制自动管理资源

典型应用：

• 智能指针管理内存
• lock_guard/unique_lock管理互斥锁
• fstream管理文件句柄
• 自定义资源管理类（如数据库连接、网络socket）

示例：

class FileHandler {
    FILE* fp;
public:
    FileHandler(const char* name) { fp = fopen(name, "r"); }
    ~FileHandler() { if(fp) fclose(fp); }
};

4. 什么是内存对齐？为什么需要内存对齐？如何控制对齐方式？

答案：内存对齐：数据在内存中的起始地址必须是某个值的整数倍

原因：

• CPU访问对齐的数据效率更高，一次读取即可
• 某些CPU架构访问未对齐数据会崩溃
• 提高缓存命中率

对齐规则：

• 结构体成员按其类型大小对齐
• 结构体总大小是最大成员对齐值的整数倍
• 可用#pragma pack(n)或alignas控制

示例：

struct A {
    char c;   // 1字节
    int i;    // 4字节对齐，前面填充3字节
    short s;  // 2字节
};  // 总大小12字节（需要填充到4的倍数）

// 使用alignas
struct alignas(16) B {
    int x;
};  // 强制16字节对齐

5. 左值、右值、左值引用、右值引用分别是什么？移动语义的作用？

答案：

• 左值（lvalue）：有名字、可取地址的表达式，如变量
• 右值（rvalue）：临时对象、字面量，不可取地址
• 左值引用：T&，只能绑定左值
• 右值引用：T&&，可以绑定右值，用于移动语义

移动语义：

• 避免深拷贝，转移资源所有权
• 通过移动构造函数和移动赋值运算符实现
• 使用std::move将左值转换为右值引用

示例：

class String {
    char* data;
public:
    // 移动构造
    String(String&& s) noexcept : data(s.data) {
        s.data = nullptr;  // 转移所有权
    }
};

String s1("hello");
String s2 = std::move(s1);  // 移动而非拷贝

6. 进程和线程的区别？多线程通信方式有哪些？

答案：区别：

• 进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
• 进程有独立地址空间，线程共享进程地址空间
• 进程切换开销大，线程切换开销小
• 进程间通信复杂，线程间通信简单

多线程通信方式：

• 共享内存：全局变量、堆内存（需要同步）
• 互斥锁（mutex）：保护临界区
• 条件变量（condition_variable）：线程间同步
• 信号量（semaphore）：控制访问数量
• 原子操作（atomic）：无锁编程
• 消息队列：生产者-消费者模型

7. 说说C++的四种类型转换，各自的使用场景？（保留八股文）

答案：

• static_cast：编译期类型转换，用于基本类型转换、向上转型（子类到父类）
• dynamic_cast：运行时类型检查，用于向下转型（父类到子类），失败返回nullptr
• const_cast：去除const属性，用于修改const对象（需谨慎）
• reinterpret_cast：重新解释内存，用于指针类型转换（如int到char）

示例：

// static_cast
double d = 3.14;
int i = static_cast<int>(d);

// dynamic_cast
Base* b = new Derived();
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b);

// const_cast
const int* cp = &i;
int* p = const_cast<int*>(cp);

// reinterpret_cast
int* ip = &i;
char* cp = reinterpret_cast<char*>(ip);

8. 什么是死锁？如何避免死锁？

答案：死锁：多个线程互相等待对方持有的资源，导致永久阻塞

死锁的四个必要条件：

• 互斥：资源不能共享
• 持有并等待：持有资源的同时等待其他资源
• 不可剥夺：资源不能被强制释放
• 循环等待：存在资源等待环路

避免死锁的方法：

• 按固定顺序获取锁
• 使用std::lock同时获取多个锁
• 使用超时机制（try_lock_for）
• 使用层次锁（hierarchical mutex）
• 避免嵌套锁
• 使用RAII管理锁（lock_guard）

示例：

// 错误：可能死锁
void thread1() {
    lock(mutex1);
    lock(mutex2);
}
void thread2() {
    lock(mutex2);
    lock(mutex1);
}

// 正确：固定顺序
void thread1() {
    std::lock(mutex1, mutex2);  // 同时获取
    lock_g