联想 C++ 一面，问得比想象中深很多

投的是联想的 C++ 软件开发岗，一面是视频面试，面试官看起来是个技术 lead，全程很平和，没有刁难的感觉，但问题一个接一个，基本没有冷场的时间。

整体考察方向偏基础扎实度，C++ 语言特性问得比较细，也有一道设计题和一道手撕。项目部分聊了大概十分钟，他主要关注你在项目里遇到了什么问题、怎么解决的，不太关心项目本身做了什么。

总时长约六十分钟，体验不错，面试官会给你思考时间，答不上来他也会给提示。

1. new 和 malloc 的区别是什么？placement new 是什么，什么时候会用到？

答：malloc 是 C 标准库函数，只负责分配一块指定大小的原始内存，返回 void*，不做任何初始化，不调用构造函数。new 是 C++ 运算符，在分配内存之后还会调用对象的构造函数完成初始化，返回对应类型的指针，不需要手动强转。失败处理上也不同，malloc 失败返回 NULL，new 失败抛出 std::bad_alloc 异常。对应的释放操作，free 只释放内存，delete 会先调用析构函数再释放内存，两者不能混用。

placement new 是 new 的一种特殊形式，它不分配内存，而是在一块已有的内存地址上直接构造对象。主要用在内存池场景里，预先分配一大块内存，需要对象时用 placement new 在池里构造，避免频繁调用系统分配器带来的开销和碎片化问题。另外在共享内存场景里，需要在特定地址构造对象供多个进程访问，也会用到。需要注意的是，用 placement new 构造的对象销毁时要手动调用析构函数，不能直接 delete。

2. 左值引用和右值引用的区别是什么？什么是万能引用，std::forward 解决了什么问题？

答：左值是有名字、有持久地址的表达式，可以取地址，比如变量、数组元素。右值是临时的、即将销毁的值，不能取地址，比如字面量、函数返回的临时对象。左值引用只能绑定左值，右值引用只能绑定右值，右值引用的核心用途是实现移动语义，允许"偷走"临时对象的资源而不是复制一份。

万能引用是指在模板参数推导上下文中出现的 T&&，它既能绑定左值也能绑定右值。传入左值时 T 推导为左值引用，传入右值时 T 推导为普通类型。

std::forward 解决的问题是：函数参数一旦有了名字就变成了左值，右值信息在传递过程中丢失。比如你写了一个包装函数，接收万能引用参数再转发给内部函数，如果不用 forward，不管外部传进来的是左值还是右值，内部函数收到的都是左值，移动语义失效。std::forward 的作用就是根据模板参数 T 的推导结果，把参数还原成原来的值类别再传递出去，实现完美转发。

3. vector 和 list 的底层结构分别是什么？各自适合什么场景，迭代器失效的情况有哪些？

答：vector 底层是一块连续的堆内存，支持随机访问，尾部插入均摊 O(1)，中间插入删除需要移动元素是 O(n)。list 底层是双向链表，节点分散在堆上，不支持随机访问，但任意位置插入删除是 O(1)，前提是你已经有了指向那个位置的迭代器。

适用场景上，vector 适合随机访问多、尾部增删多、对缓存友好性有要求的场景，是绝大多数情况下的默认选择。list 适合频繁在中间插入删除、对迭代器稳定性要求高的场景，但实际上因为链表节点分散、缓存命中率低，很多时候性能不如 vector，要根据实际测量决定。

迭代器失效方面，vector 在触发扩容时所有迭代器全部失效，即使没有扩容，插入位置之后的迭代器也会失效，因为元素发生了移动。list 的迭代器稳定性很好，插入操作不会使任何迭代器失效，删除操作只使被删除元素的迭代器失效，其他迭代器完全不受影响。

4. explicit 关键字的作用是什么？不加它会有什么隐患？

答：explicit 用于修饰构造函数或类型转换运算符，禁止编译器进行隐式类型转换，只允许显式构造。

不加 explicit 的隐患在于，编译器会在需要的时候自动调用单参数构造函数做隐式转换，这种转换往往是无意的，容易引入难以发现的 bug。比如一个接受某个类对象的函数，如果你不小心传了一个整数进去，编译器不会报错，而是悄悄地用那个整数构造了一个临时对象，程序行为可能完全不是你预期的。

加了 explicit 之后，这种隐式转换会在编译期报错，强迫调用者明确写出构造过程，代码意图更清晰，也更安全。一般来说，单参数构造函数几乎都应该加 explicit，除非你明确需要隐式转换，比如 std::string 允许从字符串字面量隐式构造，这是有意为之的设计。C++11 之后 explicit 也可以用于转换运算符，同样禁止隐式转换。

5. 多线程下 std::shared_ptr 是线程安全的吗？

答：这个问题要分两个层面来回答。

引用计数本身是线程安全的。shared_ptr 内部的引用计数操作是原子操作，多个线程同时复制或销毁同一个对象的不同 shared_ptr 副本，引用计数不会出错，对象也会在最后一个副本销毁时被正确释放。

但 shared_ptr 对象本身不是线程安全的。如果多个线程同时读写同一个 shared_ptr 变量，比如一个线程在给它赋值、另一个线程在读取它，这是数据竞争，需要加锁保护。

另外，shared_ptr 对它所管理的对象不提供任何线程安全保证。多个线程通过不同的 shared_ptr 访问同一个对象，如果有写操作，需要自己在对象层面加锁，shared_ptr 不会帮你做这件事。

所以简单来说：引用计数安全，shared_ptr 变量本身不安全，指向的对象也不安全，后两者都需要自己处理同步。

6. C++ 的四种类型转换分别是什么，各自用在什么场景？

答：static_cast 是最常用的，编译期做类型检查，用于基本类型之间的转换、有继承关系的指针转换、void* 转具体指针等。向上转型（派生类转基类）是安全的，向下转型不做运行时检查，如果类型不对会产生未定义行为。

dynamic_cast 专门用于含虚函数的类层次，在运行时检查实际类型，向下转型失败时指针返回 nullptr，引用抛出异常，比 static_cast 安全但有运行时开销，需要 RTTI 支持。

const_cast 是唯一能去掉或添加 const/volatile 修饰的转换，常用于调用不接受 const 参数的旧接口。需要注意的是，去掉 const 后修改原本是 const 的对象是未定义行为，只有当原对象本身不是 const 时才安全。

reinterpret_cast 是最危险的，把内存直接重新解释为另一种类型，不做任何检查，结果高度依赖平台。用于底层操作比如把指针转成整数、内存映射寄存器访问等，能不用就不用，用了要加注释说明原因。

7. 什么是对象切片问题，如何避免？

答：对象切片发生在派生类对象被赋值给基类值类型变量的时候。因为基类变量只有基类的大小，派生类特有的成员没有地方存放，会被"切掉