佳期投资 C++开发一面

1. 在 C++ 中，智能指针有哪些类型，重点说一下 unique_ptr 和 shared_ptr 的区别

答案：常见智能指针主要有 unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr，以及比较早期的 auto_ptr，不过 auto_ptr 已经被废弃了。unique_ptr 表示独占所有权，同一时刻只能有一个智能指针拥有对象，不能拷贝，只能移动，所以它的开销最小，也最符合“资源独占”的语义。shared_ptr 表示共享所有权，多个智能指针可以共同管理同一个对象，底层通常依赖控制块维护引用计数。最后一个 shared_ptr 析构时，对象才会真正释放。两者最大的区别在于所有权模型和成本。unique_ptr 更轻量，适合对象生命周期明确、不会共享的场景；shared_ptr 更灵活，但有额外控制块、引用计数维护成本，而且容易出现循环引用。weak_ptr 本身不拥有对象，主要是配合 shared_ptr 解决循环引用和观察对象是否还存活的问题。

代码：

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

int main() {
    unique_ptr<int> p1 = make_unique<int>(10);
    // unique_ptr<int> p2 = p1; // 错误，不能拷贝
    unique_ptr<int> p2 = move(p1);

    shared_ptr<int> s1 = make_shared<int>(20);
    shared_ptr<int> s2 = s1;

    cout << *p2 << endl;
    cout << *s1 << " " << s1.use_count() << endl;
    return 0;
}

2. 对于 C++17 和 C++20 的新特性，你了解哪些

C++17 我比较常用的有结构化绑定、if constexpr、折叠表达式、std::optional、std::variant、std::string_view、并行算法，还有返回值优化规则加强。像 string_view 很适合只读字符串视图传递，可以减少不必要拷贝；optional 很适合表达“可能有值也可能没有值”的语义，比返回特殊值更清晰。C++20 比较典型的是 concepts、ranges、coroutine、std::span、三路比较、模块、jthread 和更完整的原子等待通知机制。如果从工程角度看，C++20 最大的几个提升点，一个是 concepts 让模板约束更清晰，一个是 coroutine 对异步编程表达能力更强，一个是 ranges 能把算法和容器操作写得更自然。

代码：

#include <iostream>
#include <optional>
#include <tuple>
using namespace std;

optional<int> findValue(bool ok) {
    if (ok) return 42;
    return nullopt;
}

int main() {
    auto [a, b] = pair<int, int>{1, 2}; // C++17 结构化绑定
    cout << a << " " << b << endl;

    auto res = findValue(true);
    if (res) cout << *res << endl;
    return 0;
}

3. C++ 中类的内存布局通常是怎样的，如果包含虚函数会发生什么变化

一个普通类对象的内存通常由成员变量按声明顺序排布，中间可能因为对齐要求插入 padding。如果类里有普通成员函数，这些函数代码本身不在对象内存里，对象里只存数据成员。如果类包含虚函数，主流编译器实现里对象内部通常会多出一个隐藏的虚表指针，也就是 vptr，它指向该类型对应的虚函数表。这样对象大小通常会变大，至少要多出一个指针大小。如果存在继承，尤其是多继承、虚继承，内存布局会更复杂，编译器可能还会插入额外指针、偏移信息来支持运行时多态和基类定位。所以类对象内存布局不能只看源码里写了哪些成员，还要考虑对齐、虚函数、继承模型这些因素。

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
    int x;
    char y;
};

class B {
public:
    virtual void foo() {}
    int x;
    char y;
};

int main() {
    cout << sizeof(A) << endl;
    cout << sizeof(B) << endl;
    return 0;
}

4. 除了类内存布局，你了解对象模型里 this 指针、静态成员和虚函数表分别放在哪吗

this 指针不是对象里的一个显式成员，它本质上是成员函数调用时编译器隐式传入的一个参数，用来指向当前对象。静态成员变量不属于某个具体对象，它通常存放在静态存储区，所有对象共享同一份。普通成员函数和虚函数的代码段本身都在程序代码区，不在对象实例内部。虚函数表通常也是编译器生成的一张静态表，放在只读数据区或者类似区域，对象内部只保存一个 vptr 指向它。所以对象实例真正占内存的，通常是非静态数据成员以及编译器为对象模型附加的隐藏指针，而不是函数代码和静态成员。