腾讯 PC客⼾端-C++ ⼀⾯

1. 自我介绍

2. C++ 中的智能指针都有哪些，分别解决什么问题

答案：常见的智能指针主要是 unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr，另外还有早期遗留的 auto_ptr，但它已经被废弃。unique_ptr 表示独占所有权，同一时刻只有一个指针拥有对象，不能拷贝只能移动，开销小，最适合所有权明确的场景。shared_ptr 表示共享所有权，多个对象都可以持有同一资源，底层通常有引用计数和控制块，适合多个模块共同管理一个对象的场景。weak_ptr 不拥有对象，只是观察者，通常用来打破 shared_ptr 循环引用，或者在不延长对象生命周期的前提下探测对象是否还活着。工程里不是“智能指针越多越好”，而是先明确所有权。如果生命周期天然受作用域控制，栈对象往往更简单；如果资源归属唯一，优先 unique_ptr；只有真正需要共享时才考虑 shared_ptr。

代码：

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

struct Node {
    int val;
    Node(int x) : val(x) { cout << "ctor\n"; }
    ~Node() { cout << "dtor\n"; }
};

int main() {
    unique_ptr<Node> p1 = make_unique<Node>(1);
    shared_ptr<Node> p2 = make_shared<Node>(2);
    weak_ptr<Node> p3 = p2;
    return 0;
}

3. shared_ptr 为什么会有额外开销，循环引用怎么解决

答案：shared_ptr 的额外开销主要来自两个地方，一个是控制块，里面通常存引用计数、弱引用计数、删除器等信息；另一个是引用计数的修改在多线程场景下往往涉及原子操作。所以它的价值不在于快，而在于共享所有权时能减少手动生命周期管理错误。循环引用最典型的场景是双向关系，比如 A 持有 B，B 又持有 A，如果双方都用 shared_ptr，引用计数永远不会归零，内存就泄漏了。常见做法是一边保留 shared_ptr，另一边改成 weak_ptr，这样既能访问，又不会把生命周期锁死。

代码：

#include <memory>
using namespace std;

struct B;
struct A {
    shared_ptr<B> b;
};

struct B {
    weak_ptr<A> a;   // 这里不能再用 shared_ptr
};

int main() {
    auto pa = make_shared<A>();
    auto pb = make_shared<B>();
    pa->b = pb;
    pb->a = pa;
    return 0;
}

4. 为什么要做内存对齐

答案：内存对齐主要是为了让 CPU 更高效地访问数据。很多硬件架构更适合按自然边界访问，比如 4 字节整数按 4 字节对齐、8 字节类型按 8 字节对齐。如果对象地址不对齐，轻则访问变慢，重则某些平台直接触发硬件异常。编译器做对齐还有一个重要原因是简化访存逻辑和提高总线利用率。对齐后，CPU 往往能在更少的访存次数里取到完整数据。从 C++ 对象布局看，对齐还会引入 padding，所以成员顺序会影响结构体大小。工程里如果对象数量很大，成员顺序优化有时能明显减少内存占用。

代码：

#include <iostream>
using namespace std;

struct A {
    char c;
    int i;
    short s;
};

struct B {
    int i;
    short s;
    char c;
};

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

5. malloc、calloc、realloc 有什么区别

答案：malloc 负责申请指定字节数的原始内存，申请成功后内容未初始化。calloc 申请的是若干个同样大小的对象，总大小等于两者乘积，而且会把整块内存置零。realloc 用来调整一块已经分配内存的大小，可能原地扩容，也可能重新申请一块更大的内存并把原数据拷过去。它们都只是 C 语言层面的内存管理接口，不会调用构造函数和析构函数，所以管理 C++ 对象时通常不如 new/delete 或 RAII 安全。

代码：

#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* a = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    int* b = (int*)calloc(5, sizeof(int));
    a = (int*)realloc(a, 10 * sizeof(int));

    free(a);
    free(b);
    return 0;
}